WO2012153442A1 - 照明用光源 - Google Patents
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- F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
- F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
Definitions
- the present invention relates to an illumination light source using a semiconductor light emitting element, and more particularly to a technique for suppressing a thermal load in a circuit unit.
- a bulb-shaped illumination light source using a semiconductor light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode) is becoming widespread.
- Such an illumination light source generally has a housing (“outer member 2” in Patent Document 1) space in which a large number of LEDs are mounted on one mounting substrate, and between the rear side of the mounting substrate and the base. A circuit unit for lighting the LED is housed therein, and the light emitted from the LED is emitted to the outside through the globe.
- the case is made of a metal that is a good heat conductive material so that heat generated in the LED is conducted to the base and heat does not accumulate in the case.
- a circuit unit made of electronic components is housed in an insulating circuit holder made of resin or the like (“insulating member 26” in Patent Document 1) in order to ensure electrical insulation with a metal casing. In the housing. (See Patent Document 1, Non-Patent Document 1 (page 12)).
- the illumination light source has a larger housing portion compared to conventional incandescent bulbs. An increase is undesirable.
- an object of the present invention is to provide an illumination light source in which a thermal load in a circuit unit is suppressed without increasing the size of a casing.
- the illumination light source includes a light-emitting unit in which a plurality of semiconductor light-emitting elements are arranged on the front surface of a mounting substrate with each main emission direction facing forward, and power supplied from the outside via a base.
- a plurality of electronic components for converting the plurality of semiconductor light emitting elements to emit light and a circuit unit having a circuit board on which the electronic components are mounted, and a cylindrical or bowl-shaped housing for housing the circuit unit,
- the circuit board and the plurality of electronic components are accommodated in a manner along a plane, and the circuit board and the plurality of electronic components are arranged at positions avoiding a cylindrical shaft or a saddle shaft of the housing. To do.
- the casing is made of an insulating member, and the electronic components of the circuit unit can be arranged along the inner surface of the casing very close to or in contact with the inner surface.
- the circuit board can be shaped along the inner surface of the casing, the area of the circuit board can be increased without increasing the size of the casing, thereby improving the heat dissipation of the circuit board.
- the distance between the electronic components is widened to suppress the influence of heat received by the adjacent electronic components, and the heat dissipation of each electronic component is improved. As a result, the thermal load received by each electronic component is suppressed, and the life of the circuit unit can be extended.
- FIG. 1 is a partially cutaway external perspective view showing a schematic configuration of an illumination light source according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ in FIG. 2, showing a state where the circuit unit is housed in the case.
- Sectional drawing which shows schematic structure of the light source for illumination which concerns on the modification 2.
- Sectional drawing which shows the state by which the circuit unit of the light source for illumination which concerns on the modification 6 was accommodated in the case Sectional drawing which shows the state by which the circuit unit of the light source for illumination which concerns on the modification 7 was accommodated in the case Sectional drawing which shows the state by which the circuit unit of the light source for illumination which concerns on the modification 8 was accommodated in the case Partially cutout perspective view showing a schematic configuration of an illumination light source according to Modification 9 Partially cutaway sectional view showing a schematic configuration of an illumination light source according to Modification 9 Partially cutout perspective view showing a schematic configuration of an illumination light source according to Modification 10 Partially cutaway sectional view showing a schematic configuration of an illumination light source according to Modification 10 Partially cutaway cross-sectional view showing a schematic configuration of an illumination light source according to Modification 11 Partially cutaway sectional view showing a schematic configuration of an illumination light source according to Modification 12 Partially cutaway
- the scale of the member in each drawing is not necessarily the same as an actual thing.
- the symbol “ ⁇ ” used to indicate a numerical range includes numerical values at both ends.
- the materials, numerical values, and the like described in this embodiment are merely preferable examples, and are not limited thereto.
- changes can be made as appropriate without departing from the scope of the technical idea of the present invention. Further, combinations of parts of the configuration with other embodiments are possible within a range where no contradiction occurs.
- FIG. 1 is a partially cutaway external perspective view showing a schematic configuration of an illumination light source 1 according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the illumination light source 1.
- FIG. 3 is an AA ′ arrow view in FIG.
- the illumination light source 1 includes a light emitting unit 10, a case 70 as a housing, a base 80, a globe 40, a circuit unit 50, and the like as main components.
- the alternate long and short dash line drawn along the vertical direction of the drawing shows the lamp axis J1 of the illumination light source 1.
- the upper side of the drawing is the front of the illumination light source 1, and the lower side of the drawing is the illumination light source 1. It is backward.
- the light emitting unit 10 includes an LED 12 as a semiconductor light emitting element used as a light source, a mounting substrate 11 on which the LED 12 is mounted, and a sealing body 13 that covers the LED 12 on the mounting substrate 11.
- the light emitting unit 10 is disposed on the opposite side of the base 80 via the circuit unit 50, and the main emission direction of the LED 12 is arranged toward the front of the illumination light source 1 (above the paper surface).
- the sealing body 13 is mainly made of a translucent material, but when it is necessary to convert the wavelength of the light emitted from the LED 12 to a predetermined wavelength, the wavelength of the light is converted into the translucent material. Wavelength conversion material is mixed.
- the translucent material for example, a silicone resin can be used, and as the wavelength conversion material, for example, phosphor particles can be used.
- the light emitting unit 10 may be, for example, a combination of an ultraviolet light emitting LED 12 and each color phosphor particle that emits light in three primary colors (red, green, and blue). Further, a material containing a substance that absorbs light of a certain wavelength and emits light of a wavelength different from the absorbed light, such as a semiconductor, a metal complex, an organic dye, or a pigment, may be used as the wavelength conversion material.
- the case 70 is a cylindrical member made of an insulating material having thermal conductivity, and includes a large diameter portion 71 and a small diameter portion 72.
- the large-diameter portion 71 and the small-diameter portion 72 have, for example, a substantially cylindrical shape that is open on both sides, and are integrally connected to each other in the axial direction so that the cylindrical shaft and the lamp shaft J1 coincide with each other.
- the large-diameter portion 71 located on the front side has a substantially cylindrical shape with a diameter reduced from the front toward the rear, and the circuit unit 50 is accommodated in the large-diameter portion 71.
- a base 80 is fitted on the small diameter portion 72 located on the rear side, and the rear side opening 75 of the case 70 is thereby closed.
- the opening on the front side (the globe 40 side) of the case 70 is closed by the mounting substrate 11, and the case 70 and the mounting substrate 11 are integrally formed.
- the case 70 and the mounting substrate 11 are integrally formed, it is possible to reduce the number of parts and the number of processes in assembling, which can improve productivity.
- a heat conductive resin can be used as an insulating material having a high heat conductivity for forming the case 70.
- the base 80 is a member for receiving electric power from the socket of the lighting fixture when the lighting light source 1 is attached to the lighting fixture and turned on.
- the type of the base 80 is not particularly limited, but an Edison type E26 base is used in the present embodiment.
- the base 80 includes a shell portion 81 having a substantially cylindrical shape and an outer peripheral surface being a male screw, and an eyelet portion 83 attached to the shell portion 81 via an insulating portion 82.
- the globe 40 is a member that covers the light emitting unit 10, and the opening-side end 41 of the globe 40 is fitted into a groove 74 provided in the front-side end 73 of the case 70 by press-fitting.
- the inner surface 42 of the globe 40 is subjected to a diffusion process for diffusing the light emitted from the light emitting unit 10, for example, a diffusion process using silica, white pigment, or the like.
- the light that has entered the inner surface 42 of the globe 40 passes through the globe 40 and is extracted outside the globe 40.
- the globe 40 may be fixed to the case 70 by fitting the opening side end 41 of the globe 40 into the groove 74 after applying an adhesive or the like in the groove 74.
- the shape of the globe 40 is not limited to a shape imitating a bulb of an A-type bulb, and may be any shape.
- the circuit unit 50 is for turning on the LED 12, and includes a circuit board 51 and various electronic components 52 arranged on the circuit board 51.
- a tall one is referred to as an electronic component 52a.
- the “back” of the electronic component 52 refers to the electronic component from the surface 51a in the direction perpendicular to the front (front) surface 51a of the circuit board 51 on which the electronic component 52 is mounted. 52 means the distance to the tip.
- the circuit unit 50 and the base 80 are electrically connected by a wiring 53. Further, the circuit unit 50 and the light emitting unit 10 are electrically connected via the connector 16 by the wiring 15 arranged through the wiring hole 14 which is a through hole provided in the mounting substrate 11.
- the circuit board 51 is made of, for example, a flexible resin such as a flexible board, and is accommodated in the large-diameter portion 71 of the case 70 in a curved state with the surface 51a facing outward as shown in FIG. .
- the circuit unit 50 is inserted into the case 70 from the rear opening 75 in a state where the circuit board 51 is bent. After being inserted, the circuit board 51 tries to spread in the large diameter portion 71 by its own elastic force, and the electronic component 52a comes into contact with the inner surface 71a of the large diameter portion 71 to stop the circuit board 51 from spreading. .
- the electronic component 52a is pressed against the inner surface 71a by the elastic force of the circuit board 51, and the circuit unit 50 is held inside the large-diameter portion 71 by the frictional force between the electronic component 52a and the inner surface 71a.
- the case 70 is made of an insulating material, even if the electronic component 52a contacts the inner surface 71a, there is no possibility that a problem such as a short circuit occurs. Thereby, since the electronic component 52 can be arrange
- circuit board 51 can be shaped and arranged along the inner surface 71a as the electronic component 52 is arranged along the inner surface 71a, one flat circuit in the conventional illumination light source is provided.
- the area can be made larger than that of the substrate, whereby the heat dissipation of the circuit substrate 51 is improved and the thermal load on the electronic component 52 can be further suppressed.
- circuit board 51 on the back surface 51b side. That is, the circuit board 51 and the electronic component 52 are not arranged on the cylinder axis (coaxial with the lamp axis J1) of the cylindrical case 70. Thereby, when LED12 is arrange
- an adhesive member may be disposed on the bottom surface 77 of the large-diameter portion 71 to fix the rear end 51c of the circuit board 51.
- an adhesive or the like may be applied to the rear side end portion 51 c and adhered to the bottom surface 77. Thereby, the circuit unit 50 can be stably held in the large-diameter portion 71.
- FIG. 4 is a plan view of the circuit unit 50 in a state where the circuit board 51 is spread on the plane, as viewed from the surface 51a side of the circuit board 51.
- the circuit board 51 has a fan shape in the expanded state. Thereby, in the state where the circuit board 51 is accommodated in the large-diameter portion 71, it expands greatly on the front side and decreases as it goes to the rear side, and thus takes a shape that fits the shape of the inner surface 71 a of the large-diameter portion 71. be able to.
- the illumination light source 1 eliminates the need for providing a circuit holder as in the conventional case by using an insulating resin for the case 70 as a housing.
- the circuit unit 50 can be arranged using the internal space as much as possible. Furthermore, since it is not necessary to secure an insulation distance between the electronic component 52 and the case 70, the electronic component 52 can be disposed very close to or in contact with the inner surface 71a of the case 70. Therefore, the circuit board 51 can be formed in a curved shape in accordance with the inner surface 71a of the case 70, and the electronic component mounted on the circuit board 51 can be disposed along the inner surface 71a.
- the area of the circuit board 51 can be increased without increasing the size of the case 70, and the heat dissipation of the circuit board 51 can be increased. Is suppressed, the heat dissipation of each electronic component 52 is improved, and the thermal load received by the electronic component 52 can be suppressed.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the illumination light source 100 according to the second embodiment.
- symbol is attached
- the illumination light source 100 includes a case 170, a light emitting unit 110, a circuit unit 50, and a globe 40 as main components.
- the light emitting unit 110 is provided apart from the case 170.
- a support pedestal portion 21 made of an insulating material such as resin is fixedly provided in the recess formed by the insulating portion 82 and the eyelet portion 83 of the base 80, and a columnar shape is formed on the support pedestal portion 21.
- the heat pipe 20 is erected so as to extend in a direction substantially parallel to the lamp axis J.
- the end of the heat pipe 20 opposite to the side erected on the support pedestal 21 passes through an opening provided in the front surface 178 of the large-diameter portion 171 of the case 170 and is located inside the globe 40.
- the mounting substrate 111 of the light emitting unit 110 is fixed to the end by an adhesive or the like. Accordingly, the light emitting unit 110 is supported by the heat pipe 20 and is disposed in the globe 40 in the air.
- the case 170 is made of an insulating material having thermal conductivity such as a resin like the case 70 in the first embodiment, but the LED 12 is mounted on the front surface 178 that closes the opening on the front side of the large diameter portion 171.
- an opening is provided in the central portion of the front surface 178, and the heat pipe 20 passes through the opening.
- the diameter of the heat pipe 20 and the diameter of the opening are substantially equal, and there is no substantial gap between the heat pipe and the opening. Thereby, the wobble of the heat pipe 20 is suppressed and the light emitting unit 110 is more stably supported.
- the light emitting unit 110 includes an LED 12 as a semiconductor light emitting element used as a light source, a mounting substrate 111 on which the LED 12 is mounted, and a sealing body 13 that covers the LED 12 on the mounting substrate 111.
- a transparent substrate is used as the mounting substrate 111.
- the transparent substrate for example, a sapphire substrate, a glass substrate, a ceramic substrate, a translucent resin substrate, or the like is used.
- a part of the light emitted from the LED 12 to the rear side of the LED 12 passes through the mounting substrate 111 and is emitted to the rear side of the light emitting unit 110. Thereby, the light distribution angle of the illumination light source 100 can be widened, and good light distribution characteristics can be obtained.
- the heat pipe 20 is made of, for example, a metal material.
- a metal material for example, Al, Ag, Au, Ni, Rh, Pd, or an alloy made of two or more of them, or an alloy of Cu and Ag can be considered. . Since such a metal material has good thermal conductivity, the heat generated in the light emitting unit 110 can be efficiently conducted to the base 80 and radiated from the base 80 to the lighting fixture (not shown). it can.
- the heat pipe 20 serves as a support member that supports the light emitting unit 110 with respect to the base 80 and the case 170, and serves as a heat conduction member that transfers heat from the light emitting unit 110 to the base 80. Plays both roles.
- the heat pipe 20 is disposed through the space inside the circuit board 51 (on the back surface 51b side), the heat pipe 20 is used to ensure insulation between the circuit unit 50 and the heat pipe. May be covered with an insulating resin thin film or the like.
- the manner in which the circuit unit 50 is accommodated in the large-diameter portion 171 of the case 170 is the same as that in the first embodiment, and thus is the same as in the first embodiment.
- the area of the circuit board 51 can be increased without increasing the size of the case 70, and the heat dissipation of the circuit board 51 can be increased. The influence is suppressed, the heat dissipation of each electronic component 52 is improved, and the thermal load received by the electronic component 52 can be suppressed.
- the heat radiation of the light emitting unit 110 can be improved by conducting heat from the light emitting unit 110 to the base 80 by the heat pipe 20 to dissipate the heat.
- the light emitting unit 110 is disposed in the air in the globe, and a transparent substrate is used for the mounting substrate 111, whereby a part of the light emitted to the rear side of the LED 12 is emitted to the rear side of the light emitting unit 110, thereby The light distribution angle of the illumination light source 100 can be widened to obtain good light distribution characteristics.
- FIG. 6 is a partially cutaway view showing a schematic configuration of an illumination light source 200 as an illumination light source according to the third embodiment.
- the illumination light source 200 includes a case 270, a light emitting unit 210, a circuit unit 250, and a cover unit 240 as main components.
- the case 270 is made of an insulating material having thermal conductivity such as resin, and is configured by a bowl-shaped first case portion 271 and a second case portion 272.
- the first case portion 271 and the second case portion 272 are connected to each other in the axial direction so that the two shafts substantially coincide with the lamp shaft J2.
- the circuit unit 250 is accommodated in the internal space of the first case portion 271.
- the circuit unit 250 is different from the circuit board 51 in the size and ratio of the fan-shaped side and the arc shape of the circuit board 251 so that the circuit unit 250 fits in the internal space of the first case portion 271.
- the basic configuration is the same as that of the circuit unit 50 except that the arrangement of the electronic components 52 to be mounted is different.
- the center of the bottom part of the first case part 271 extends rearward to form a protruding part 273.
- a metal shell portion 281 is provided on the outer peripheral surface of the protruding portion 273, and a metal eyelet portion 283 is provided at the distal end portion of the protruding portion 273.
- Each of the shell portion 281 and the eyelet portion 283 is connected to the circuit unit 250 by a wiring 53 and serves as a power supply terminal that receives supply of electric power from an external power source.
- the second case portion 272 is formed in a bowl shape by a mounting substrate 211 which is a bottom portion and a side surface portion 2722 extending from the periphery of the mounting substrate 211.
- the light emitting unit 210 includes a mounting substrate 211, an LED 12, a sealing body 13, and a lens 214.
- the mounting substrate 211 is not the front end portion of the case 270, but the bottom portion of the second case portion 272, that is, the central portion in the front-rear direction of the case 270 that is a portion where the first case portion and the second case portion are connected.
- the basic configuration is the same as that of the mounting board 11 except that the mounting board 11 is different from the mounting board 11 in the first embodiment.
- the lens 214 is made of a translucent material such as resin and is provided so as to enclose the sealing body 13.
- the light emitting unit 210 is disposed so that the optical axis of the light emitting unit 210 and the saddle axis of the second case unit 272 coincide.
- the cover part 240 includes a front cover 241 that closes the opening of the second case part 272 and a metal fitting 242 that fixes the front cover 241 to the second case part 272.
- a plurality of window portions 2721 that are openings are provided on the side surface portion 2722 of the second case portion 272 at substantially equal intervals in the circumferential direction.
- the illumination light source 200 is used by being mounted on a socket provided in a commercial facility or the like.
- the emitted light from the light emitting unit 210 is emitted as a spotlight from the opening of the second case part 272 through the front cover 241 as well as from the side part 2722 of the second case part 272 as leaked light through the window part 2721. Is done. As a result, it is possible to produce a “brightness feeling” and a “glittering feeling” of the entire space using leakage light in a commercial facility or the like.
- the window portions 2721 are arranged in one row in the circumferential direction of the side surface portion 2722.
- the present invention is not limited to this, and the window portions 2721 may be arranged in two or more rows.
- the shape of the window portion 2721 is not limited to a circular shape or an elliptical shape as shown in FIG. 6, and may be a polygonal shape such as a rhombus or a triangle or a heart shape.
- the size of the window portion 2721 is not limited to the same size, but may be different. In this case, for example, when a plurality of windows are arranged as described above, the front window 2721 may be larger than the rear window 2721. Thereby, a lot of light can be leaked at an angle close to the emission direction of the spotlight, and the illuminance around the main irradiation region can be further increased.
- the window portion 2721 may be a hollow through hole, but may be sealed with a translucent member such as resin, glass, or ceramics.
- a translucent member such as resin, glass, or ceramics.
- the color of the translucent member may be colorless or colored.
- the translucent member functions as a color filter.
- Some conventional halogen light bulbs use a dichroic filter as a reflecting mirror, and when this is turned on, the color of leakage light may be a specific color (for example, red). Therefore, by substituting the translucent member so as to reproduce the specific color, the substitutability of the illumination light source 200 for the halogen bulb can be further enhanced.
- the manner in which the circuit unit 50 is accommodated in the first case portion 271 of the case 270 is the same as that in the first embodiment.
- the area of the circuit board 251 can be increased without increasing the size of the case 270 to improve the heat dissipation of the circuit board 251, and the distance between the electronic components 52 is widened so that adjacent electronic components receive heat from each other. Is suppressed, the heat dissipation of each electronic component 52 is improved, and the thermal load received by the electronic component 52 can be suppressed.
- a part of the light from the light emitting unit 210 is emitted as leaked light through the window 2721, and thereby, the entire space is utilized using the leaked light in a commercial facility or the like. “Brightness” and “Sparkle” can be produced.
- the heat pipe 20 plays a role as a heat conduction member that transmits heat from the light emitting unit 110 to the base 80 to dissipate heat.
- the light emitting unit 110 also played a role as a support member that is disposed in the globe 40 in the air.
- the present invention is not limited to this, and the heat pipe may serve only as a heat conducting member.
- FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an illumination light source 300 according to the first modification.
- the illumination light source 300 includes a case 70, a light emitting unit 10, a circuit unit 50, and a globe 40 as main components.
- the illumination light source 300 is connected to the front end of the large-diameter portion 71 in the same manner as the illumination light source 1 according to the first embodiment, instead of the light emitting unit 10 being arranged in the air in the globe 40.
- the second point is that the heat pipe 320 does not advance into the globe 40 and the front end thereof is fixed to the back surface (rear surface) of the mounting substrate 11 with an adhesive or the like. This is different from the illumination light source 100 according to the embodiment. This is different from the illumination light source 1 according to the first embodiment only in that the heat pipe 320 is provided.
- the manner in which the circuit unit 50 is accommodated in the large-diameter portion 71 is the same as in the first embodiment and the second embodiment. Similar to the second embodiment, the thermal load received by the electronic component 52 can be suppressed without increasing the size of the case 70.
- heat dissipation of the light emitting unit 110 can be improved by conducting heat from the light emitting unit 10 to the base 80 by the heat pipe 320 to dissipate the heat.
- FIG. 8 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an illumination light source 400 according to Modification 2.
- the illumination light source 400 is different from the illumination light source 1 according to the first embodiment in that the mounting substrate 411 is not formed integrally with the case 470 but is provided as an independent member. Yes. Since the other points are basically the same as those of the illumination light source 1 according to the first embodiment, the same reference numerals as those in the first embodiment are used to omit the description, and only the differences are described in detail. explain.
- the case 470 of the illumination light source 400 according to the modification 2 is the case of the illumination light source 1 according to the first embodiment, except that the mounting substrate 411 is not formed integrally with the case 470.
- 70, the large-diameter portion 471, the small-diameter portion 472, the front-side end portion 473, the groove portion 474, the rear-side opening 475, and the bottom surface 477, respectively, are the illumination light source 1 according to the first embodiment.
- a protrusion 478 for fixing the mounting substrate 411 to the front end of the large-diameter portion 471 is provided so as to protrude in the direction toward the lamp axis J1. After applying an adhesive or the like on the upper surface of the protrusion 478, the mounting substrate 11 is placed and fixed to the protrusion 478.
- the circuit board 50 is mounted after the circuit unit 50 is accommodated in the large-diameter portion 471 when assembled.
- the substrate 411 can be attached to the protrusion 478.
- FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an illumination light source 1300 according to the third modification.
- a groove portion 1377a is formed in the circumferential direction on the bottom surface 1377 of the case 1370, and the rear side end portion of the circuit board 51 is formed in the groove portion 1377a.
- the circuit unit 50 may be fixed inside the large diameter portion 1371 by fitting 51c by press fitting. Further, after applying adhesive or the like inside the groove portion 1377a, the rear side end portion 51c may be fitted to fix the circuit unit 50 inside the large diameter portion 1371.
- the case 1370 of the illumination light source 1300 according to Modification 3 has the same configuration as the case 470 of the illumination light source 400 according to Modification 2 except that a groove 1377a is formed on the bottom surface 1377.
- the large-diameter portion 1371, the small-diameter portion 1372, the front-side end portion 1373, the groove portion 1374, and the rear-side opening 1375 are respectively the large-diameter portion 471, the small-diameter portion 472, and the front-side in the illumination light source 400 according to Modification 2. It corresponds to the end portion 473, the groove portion 474, and the rear side opening 475.
- a circular or partially open C-shaped groove portion 1411c is provided on the back surface of the mounting substrate 1411, and a circuit is provided in the groove portion 1411c.
- the circuit unit 50 may be fixed inside the large-diameter portion 471 by fitting the front end 51d of the substrate 51 by press fitting. Further, after applying an adhesive or the like inside the groove portion 1411c, the front side end portion 51d may be fitted to fix the circuit unit 50 inside the large diameter portion 471.
- FIG. 22 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an illumination light source 1400 according to Modification Example 4.
- a groove part 1411c is formed on the back surface of the mounting substrate 1411. Except for this point, the light emitting unit 410 of the illumination light source 400 according to the second modification has the same configuration.
- the present invention is not limited to these, and any portion may be used as long as it is a surface inside the large diameter portion.
- the circuit unit 50 may be fixed inside the large-diameter portion 471 by fitting a portion (a portion corresponding to a sector side) by press fitting.
- circuit unit 50 may be fixed inside the large-diameter portion 471 by providing a protrusion for locking the electronic component 52 or the circuit board 51 on the inner surface 471a of the large-diameter portion 471.
- the circuit unit is accommodated in the large diameter portion in advance and stored in a large-diameter portion. Since the divided circuit units can be arranged in a predetermined shape within the large-diameter portion, the material and shape of the circuit board and the shape and arrangement of the circuit unit can be designed with a greater degree of freedom.
- FIG. 9 is a view of the illumination light source 500 shown by the A-A ′ arrow view in FIG. 2.
- the member used for the circuit board 551 Is not limited to a flexible member such as a flexible substrate, and may be a rigid member such as a resin or ceramic as long as it is an insulating member.
- the circuit board 551 has a cylindrical shape with a closed peripheral surface, unlike the circuit board 51 in the first embodiment, the force to spread by its own elastic force does not work.
- the force that presses the electronic component 52a against the inner surface 71a of the large-diameter portion 71 also does not work. Therefore, as a fixing method inside the large diameter portion 71 of the circuit unit 550, an adhesive tape is applied to the bottom surface 77 of the large diameter portion 71 to fix the rear side end portion 51c (see FIG. 2) of the circuit board 551,
- the rear side end 51c may be fixed to the bottom surface 77 using an adhesive.
- a circular groove portion may be provided on the bottom surface 77, and the rear end portion of the circuit board 551 may be fitted into the groove portion to fix the circuit unit 550 inside the large diameter portion 71.
- a groove portion may be provided on the back surface of the mounting substrate 1411, and the front side end portion of the circuit board 551 may be fitted into the groove portion to fix the circuit unit 550 inside the large diameter portion 71.
- the circuit unit 651 includes a plurality of circuit boards 651 and is mounted on the surface 651 a of each circuit board 651.
- the circuit boards 651 may be arranged side by side so that the electronic component 52 is arranged along the inner surface 71 a of the large diameter portion 71.
- FIG. 10 is a view of the illumination light source 600 as shown by the arrow A-A ′ in FIG.
- the circuit boards 651 are connected to each other by a wiring 654.
- the electronic components 52 mounted on the separate circuit boards 651 are electrically connected to each other through the wiring 654, whereby the electronic components 52 can operate in cooperation with each other.
- the fixing method of the circuit unit 650 in the large-diameter portion 71 in the illumination light source 600 according to the modified example 7 is the same as the fixing method of each circuit unit in the modified examples 3 to 6, such as an adhesive tape, an adhesive, a groove, and the like. It is good to fix using.
- each circuit board 651 is not limited to the arc shape as shown in FIG. 10 as viewed from the front side along the lamp axis J1, but is linear or bent at one or more places. It may be. In the case of a shape bent at a plurality of locations, it is preferable to bend in a direction protruding outward (side toward the inner surface 71a) at all the bent locations.
- circuit boards 651 having different shapes may be used in combination.
- FIG. 11 is a view of the illumination light source 700 as shown by the arrow A-A ′ in FIG. 2.
- the member used for the circuit board 751 may be a flexible member such as a flexible substrate, or may be a rigid member such as resin or ceramic as long as it is an insulating member.
- the method for fixing the circuit unit 750 inside the large-diameter portion 71 uses an adhesive tape, an adhesive, a groove, or the like, as in the method for fixing the circuit unit in Modifications 3 to 7. And fix it.
- the circuit board 751 When a member having flexibility is used, although depending on the degree of bending, the circuit board 751 usually tries to spread by its own elastic force even if it is bent, so that it is the same as the circuit unit 50 in the first embodiment.
- the circuit unit 50 can be held inside the large diameter portion 71 by the frictional force between the electronic component 52a and the inner surface 71a.
- the light emitting unit 110 using a transparent substrate as the mounting substrate 111 is disposed in the air in the globe 40, and a part of the light emitted to the rear side of the LED 12 is obtained.
- the light distribution characteristic was improved by illuminating the rear side of the globe 40 through the mounting substrate 111.
- the configuration for improving the light distribution characteristics is not limited to this, and the following modifications may be considered.
- FIG. 12 is a partially cutaway perspective view showing a schematic configuration of a main part of an illumination light source 800 according to Modification 9.
- FIG. 13 is a partially cutaway cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a main part of an illumination light source 800 according to Modification 9.
- the light emitting unit 810 is supported by the support 820 attached on the front surface 878 of the large-diameter portion 871 so as to be disposed in the air in the globe 40.
- the illumination light source 800 includes an optical member 890 that transmits part of the light emitted from the light emitting unit 810 and reflects part of the light backward.
- the support 820 is a heat sink made of aluminum or the like, for example, and supports the light emitting unit 810 and also improves the heat dissipation of the light emitting unit 810.
- the optical member 890 is a beam splitter and has a bottomed cylindrical shape including a substantially cylindrical main body portion 891 opened on both sides and a substantially annular mounting portion 892 that closes the rear side opening of the main body portion 891.
- the outer diameter of the front end portion of the main body 891 (the maximum outer diameter of the main body 891) is large enough to cover the LED 12 and the sealing body 13.
- the optical member 890 is positioned at a position centered on the lamp axis J1, and is fixed to the mounting substrate 811 and the support 820 by the screw 3.
- the optical member 890 is made of a translucent material, and the outer peripheral surface 891a of the main body portion 891 is subjected to a mirror surface treatment.
- resin materials such as a polycarbonate, glass, a ceramic, etc. can be considered, for example.
- a reflective film such as a metal thin film or a dielectric multilayer film is formed by a method such as a thermal evaporation method, an electron beam evaporation method, a sputtering method, or a plating method. Can be considered.
- a part of the main emitted light emitted from the LED 12 and incident on the outer peripheral surface 891a of the main body 891 is reflected obliquely rearward from the mounting substrate 811 by the outer peripheral surface 891a (optical path L1).
- the other part passes through the main body 891 and travels forward (optical path L3).
- the illumination light source 800 includes a main body 891 that directs a part of the main emitted light of the LED 12 diagonally backward avoiding the mounting substrate 811, the light distribution characteristic is good even when the irradiation angle of the LED 12 is narrow. is there. Furthermore, the main body 891 not only reflects a part of the main emitted light but also transmits the other part forward, so that the shadow by the optical member 890 hardly occurs, and the illumination light source 800 is moved forward when turned on. The design property when viewed from above is good.
- the outer peripheral surface 891a has a reflectivity of the optical member 890 (reflectance of the outer peripheral surface 891a) of 50% and a transmittance of the optical member 890 (transmittance of the outer peripheral surface 891a) of 50%.
- the mirror finish is applied.
- the reflectance is preferably 50% or more.
- permeability is 40% or more.
- the reflectance and transmittance do not need to be uniform over the entire outer peripheral surface 891a, and may be configured such that they vary depending on the region.
- FIG. 14 is a partially cutaway perspective view showing a schematic configuration of a main part of an illumination light source 900 according to Modification 10.
- FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a main part of an illumination light source 900 according to Modification Example 10.
- the illumination light source 900 according to the modification 10 is different from the modification 9 in that the optical member 990 is a reflecting mirror and an opening 994 is provided in the main body 991. This is different from the illumination light source 800.
- the other points are basically the same as those of the illumination light source 800 according to the modification 9.
- the optical member 990 has the same shape as the optical member 890 according to the modified example 9 except that the opening 994 is provided, and has a bottomed cylindrical shape including a main body 991 and an attachment 992.
- the outer diameter of the front end portion of the main body 991 (the maximum outer diameter of the main body 991) is large enough to cover the LED 12 and the sealing body 13.
- the optical member 990 is positioned at a position centered on the lamp axis J1, and is fixed to the mounting substrate 911 and the support 920 with screws 3.
- the support 920 is a heat sink, and supports the light emitting unit 910 and also increases the heat dissipation of the light emitting unit 910.
- the main body 991 is provided with a plurality of openings 994 that are elongated along the circumferential direction of the main body 991.
- each opening 994 is a substantially arc-shaped slit obtained by dividing an annular ring around the cylinder axis of the main body 991 into four equal parts, and is formed by four substantially arc-shaped slits.
- a substantially annular slit with a concentric circle about the cylinder axis is provided. Since the opening 994 is provided along the circumferential direction of the main body 991, positioning of the opening 994 and the sealing body 13 in the circumferential direction is easy.
- the sealing body 13 of the light emitting unit 910 is partially exposed from each opening 994 when viewed from the front side along the lamp axis J1. Therefore, as shown in FIG. 15, a part of the main emitted light of the LED 12 is reflected by the outer peripheral surface 991a and heads obliquely backward avoiding the mounting substrate 911 (optical path L4). A part passes through the opening 994 and leaks forward (optical path L5).
- the illumination light source 900 includes an optical member 990 that directs a part of the main emitted light of the LED 12 obliquely backward avoiding the mounting substrate 911, the light distribution characteristic is good even when the irradiation angle of the LED 12 is narrow. is there. Furthermore, since the optical member 990 is provided with an opening 994 that leaks another part of the main emitted light forward, the optical member 990 hardly causes a shadow, and the illumination light source 900 is viewed from the front when it is turned on. The design of the case is good.
- the shape, size, number, and arrangement of the opening 994 are not necessarily limited to the above, and are arbitrary.
- the opening 994 is not limited to the slit as in the present modification, and may be any one that can leak the other part of the main emitted light of the LED 12 such as a hole or a notch forward.
- the opening 994 is a through-hole and nothing is fitted therein.
- the opening 994 may have a configuration in which light leaks forward without being configured in this way.
- a translucent member may be fitted into all or part of 994, and light may leak forward through the translucent member.
- FIG. 16 is a partially cutaway cross-sectional view showing a schematic configuration of a main part of an illumination light source 1000 according to Modification 11.
- the mounting substrate 1011 of the light emitting unit 1010 is a transparent substrate
- the support 1020 that supports the light emitting unit 1010 with respect to the front surface 1078 is a light guide member
- optical It is different from the illumination light source 800 according to the modification 9 and the illumination light source 900 according to the modification 10 in that no member is provided.
- the support 1020 is made of a translucent member such as a resin such as acrylic or glass.
- the diameter of the front end surface to which the mounting board 1011 is attached is substantially equal to the diameter of the mounting board 1011, and the front to the rear It has a substantially cylindrical shape with a reduced diameter.
- the light emitted from the LED 12 of the light emitting unit 1010 to the rear side passes through the mounting substrate 1011 which is a transparent substrate and enters the support 1020 which is a light guide member, and the outside from the side surface (circumferential surface) of the support 1020 to the outside. And the rear side of the globe 40 is illuminated. Thereby, a favorable light distribution characteristic can be obtained even when the irradiation angle of the LED 12 is narrow.
- the shape of the support 1020 is not limited to the substantially cylindrical shape having a diameter reduced from the front to the rear as described above.
- a cylindrical shape whose diameter does not change from the front to the rear may be used, and the shape is not limited to a cylindrical shape, and may be a polygonal column such as a pentagonal column or a hexagonal column.
- a dome-shaped space may be provided inside the support 1020, and light emitted from the LED 12 to the rear side and incident on the support 1020 can be emitted to the rear side of the globe 40. Any shape can be used.
- FIG. 17 is a partially cutaway cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a main part of an illumination light source 1100 according to Modification 12.
- the illumination light source 1100 according to the modification 12 is different from the illumination light source 1000 according to the modification 8 in that the support 1020 has a heat sink 1121 therein.
- the support 1120 made of a light guide member has a cylindrical through hole at the center, and a heat sink 1121 is inserted into the through hole.
- the heat sink 1121 is made of, for example, a metal such as aluminum, and the front surface thereof is attached to the back surface, which is the rear main surface of the mounting substrate 1111 that is a transparent substrate.
- the light emitted from the LED 12 of the light emitting unit 1110 to the rear side passes through the mounting substrate 1111 which is a transparent substrate and enters the support 1120 which is a light guide member, and from the side surface (circumferential surface) of the support 1120 to the outside. And the rear side of the globe 40 is illuminated. Thereby, a favorable light distribution characteristic can be obtained even when the irradiation angle of the LED 12 is narrow.
- the heat dissipation of the light emitting unit 1110 can be enhanced by the heat sink 1121.
- the shape of the heat sink 1121 is not limited to the cylindrical shape as described above, and may be, for example, a polygonal column.
- the heat sink 1121 may have a shape in which a cylinder protrudes from the center of the disk, and the cylinder may be inserted into the through hole of the support 1120.
- the disk portion of the heat sink 1121 may be attached on the front surface 1178 (front side).
- a through hole is provided in the center of the front surface 1178, and the cylindrical portion of the heat sink 1121 is inserted into the through hole from the back surface side (rear side) of the front surface 1178, and protrudes from the through hole of the front surface 1178.
- the support 1120 may be fitted.
- the disk portion of the heat sink 1121 may be fixed to the back surface of the front surface 1178 using an adhesive or the like.
- another member such as an engaging claw may be provided to connect the disk portion to the front surface 1178 or the large diameter portion.
- 1171 may be fixed to the circumferential surface.
- FIG. 18 is a partially cutaway perspective view showing a schematic configuration of a main part of an illumination light source 1200 according to Modification 13.
- FIG. 19 is a partially cutaway cross-sectional view showing a schematic configuration of a main part of the illumination light source 1200.
- FIG. 20 is a plan view of the illumination light source 1200 with the globe 40 removed, as viewed from the front side.
- the optical member 1290 includes a support column 1295 erected at the center of the mounting substrate 11 and a star-shaped member 1291 attached to the front end of the support column 1295.
- the star-shaped member 1291 is made of a light-transmitting member such as glass or acrylic, and when viewed in plan, as shown in FIG. 20, eight rectangular blades extend radially from the center at substantially equal intervals. It has the shape of a star or asterisk.
- the sealing body 13 of the light emitting unit 10 is partially exposed from the gap 1294 between the blades when the rear side is viewed along the lamp axis J1 from the front side.
- the frost process is given to the surface (front side main surface) and / or the back surface (back side main surface) of a star-shaped member. Accordingly, as shown in FIG. 19, a part of the main emitted light of the LED 12 passes through the gap 1294 and travels forward (optical path L6), and the remaining part is diffused and reflected by the star-shaped member 1291. A part of the light is reflected obliquely backward avoiding the mounting substrate 11 (optical path L7).
- the cross-section is displayed at the central portion where the wings of the star-shaped member 1291 overlap, but the wings do not overlap and a gap 1294 is formed outside.
- the illumination light source 1200 includes the optical member 1290 that diffuses and reflects a part of the main emitted light of the LED 12 obliquely rearward away from the mounting substrate 11. Even when the irradiation angle is narrow, the light distribution characteristics are good. Furthermore, since the optical member 1290 is provided with a gap 1294 that allows other part of the main emitted light to pass forward, shadows due to the optical member 1290 are unlikely to occur, and the illumination light source 1200 is viewed from the front when it is turned on. The design of the case is good.
- the shape and number of the blades of the star-shaped member 1291 and the shape of the gap are not necessarily limited to the above, and are arbitrary. Further, the star-shaped member 1291 and the support 1295 may be integrally formed. Further, the blade of the star-shaped member 1291 is shaped like a cross section of the optical member 890 shown in FIG. Alternatively, a part of the main emitted light of the LED 12 may be transmitted to the front side, and the remaining part may be reflected obliquely backward avoiding the mounting substrate 11.
- the star-shaped member 1291 may be provided with a star-like (asterisk-like) frosting process on the surface of a disk made of a light-transmitting member such as glass without providing any blades or gaps.
- an inclined surface having an angle that reflects the emitted light from the LED 12 obliquely rearward away from the mounting substrate 11 is formed on the back surface of the star-like member 1291, and the reflecting surface is mirror-finished. You may give it.
- the inclined surface may be formed over almost the entire surface of the blade, one for each blade, or a large number of fine inclined surfaces may be formed on each blade.
- the angle and direction of the inclined surface formed on each blade may be aligned, but by combining reflective surfaces with different angles and inclined directions, the light diffusibility is improved, and illumination is performed during lighting. Since it is difficult to make uneven brightness on the rear side of the globe 40 of the light source 1200, better design can be realized.
- a cooling means such as a fan or a Peltier element may be arranged using the space inside the circuit board to forcibly cool the back side of the circuit board or the bottom surface of the mounting board.
- a cooling means such as a fan or a Peltier element may be arranged using the space inside the circuit board to forcibly cool the back side of the circuit board or the bottom surface of the mounting board.
- the illumination light source 1 according to the first embodiment shown in FIG. 2 will be described as an example.
- a fan is provided in the space inside the circuit board 51 (on the back surface 51b side), and the back surface 51b of the circuit board 51 or the mounting board. The air may be blown toward the lower surface of 11 and cooled.
- a Peltier element it may be attached to the back surface 51b of the circuit board 51 or the bottom surface of the mounting board 11 and cooled.
- a plurality of fans and Peltier elements may be provided. Moreover, you may use combining these.
- a through hole may be provided in the mounting substrate 11 in order to facilitate the convection of the air inside the case 70 and the globe 40.
- a cooling means such as a fan or a Peltier element
- heat generated in the light emitting unit and the circuit unit can be radiated more efficiently.
- the illumination light source 800 according to the modification 9 shown in FIG. 13, and the illumination light source 900 according to the modification 10 shown in FIG. The part is disposed in the globe so as to be supported in the air, and the mounting board does not face the space inside the circuit board.
- a Peltier element may be disposed on the lower surface of the mounting substrate in the globe, or outside the portion where the heat pipe 20 or the support 820 or 920 is provided on the front surface.
- a fan may be disposed at a position facing the lower surface of the mounting substrate, and air may be blown to the lower surface of the mounting substrate for cooling.
- the illumination light source 1000 according to the modification 11 shown in FIG. 16 and the illumination light source 1100 according to the modification 12 shown in FIG. 17 also have a structure in which the light emitting unit is arranged in the globe. Are provided so as to cover the entire lower surface of the mounting substrates 1011 and 1111 respectively, and therefore, the Peltier element cannot be provided on the lower surface of the mounting substrate. However, it is not preferable to dispose Peltier elements on the side surfaces of the support tools 1020 and 1120 because light emitted from the support tools 1020 and 1120 made of a light guide member is blocked.
- a small fan for example, a piezo fan or the like
- the heat transmitted from the mounting substrate to the support may be dissipated.
- the light source for illumination which combines suitably the partial structure of the light source for illumination which concerns on 1st, 2nd and 3rd embodiment, and the structure which concerns on each said modification may be sufficient.
- the materials, numerical values, and the like described in the description of each of the above embodiments and modifications are merely preferable examples, and are not limited thereto.
- the dimension and ratio of each member in each drawing are given as an example, and do not necessarily coincide with the dimension and ratio of an actual illumination light source.
- the present invention can be used as a technique for extending the life by suppressing the thermal load on the circuit unit without enlarging the casing of the light source for illumination.
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Abstract
複数のLED12が実装基板11の前面にそれぞれの主出射方向を前方に向けた状態で配置されて成る発光部10と、口金80を介して外部から供給される電力を変換して複数のLED12を発光させるための複数の電子部品52およびそれらが実装された回路基板51を有する回路ユニット50と、回路ユニット50を収容する筒状または椀状のケース70とを備える照明用光源である。ケース70は、絶縁性を有する部材より成る。回路ユニット50は、回路基板51および回路基板51上に搭載された複数の電子部品52がケース70の内周面に沿った態様でケース70内に収容されており、且つ、回路基板51および複数の電子部品52は、ケース70の筒軸または椀軸を避けた位置に配置されている。
Description
本発明は、半導体発光素子を利用した照明用光源に関し、特に、回路ユニットにおける熱負荷を抑制する技術に関する。
近年、白熱電球の代替品として、LED(Light Emitting Diode)などの半導体発光素子を利用した電球形の照明用光源が普及しつつある。
このような照明用光源は、一般的に、一の実装基板に多数のLEDを実装し、当該実装基板の裏側、口金との間に存する筐体(特許文献1では「外郭部材2」)空間内にLEDを点灯するための回路ユニットが収納され、LEDから発せられる光を、グローブを介して外部に出射する構成を有している。
また、LEDで発生した熱を口金へと伝導し、当該筐体に熱が蓄積しないように、筐体が良熱伝導材料である金属で形成されたものが広く使用されている。電子部品から成る回路ユニットは、金属製の筐体との間の電気的絶縁を確保するために、樹脂等から成る絶縁性の回路ホルダ(特許文献1では「絶縁部材26」)に収容したうえで、筐体内に収納されている。(特許文献1、非特許文献1(第12頁)参照)。
「ランプ総合カタログ 2010」発行:パナソニック株式会社 ライティング社他
近年、より明るい照明用光源の開発が進められており、照明用光源の高輝度化に伴って回路ユニットが発する熱量が増大し、回路ユニットが受ける熱負荷増大の問題が大きくなっている。回路ユニットを構成する電子部品の中には、熱の影響により寿命が大きく左右されるものがあるため、回路ユニットの長寿命を確保するためには、回路ユニットへの熱負荷の増大を抑制することが重要である。
しかし、回路ユニットの各電子部品間の熱の影響を小さくし、放熱性を高めるために、各電子部品間の間隔を広くすると、その分回路ユニットが大きくなり、筐体サイズも大きくなってしまう。照明用光源は、回路ユニットが筐体内部に収容されているため、従来の白熱電球と比較して筐体部分が大きく、従来の照明器具への装着適合率の面からも、筐体サイズの増大は好ましくない。
そこで、本発明は、筐体を大型化させることなく、回路ユニットにおける熱負荷が抑制された照明用光源を提供することを目的とする。
本発明に係る照明用光源は、複数の半導体発光素子が実装基板の前面にそれぞれの主出射方向を前方に向けた状態で配置されて成る発光部と、口金を介して外部から供給される電力を変換して前記複数の半導体発光素子を発光させるための複数の電子部品およびそれらが実装された回路基板を有する回路ユニットと、前記回路ユニットを収容する筒状または椀状の筐体と、を備える照明用光源であって、前記筐体は、絶縁性を有する部材より成り、前記回路ユニットは、前記回路基板および当該回路基板上に搭載された前記複数の電子部品が前記筐体の内周面に沿った態様で当該筐体内に収容されており、且つ、前記回路基板および前記複数の電子部品は、当該筐体の筒軸または椀軸を避けた位置に配置されていることを特徴とする。
本発明に係る照明用光源は、筐体が絶縁性の部材から成り、回路ユニットの電子部品を筐体の内面に沿って内面に非常に近接して、もしくは内面に接触させて配置させることができ、回路基板を筐体の内面に沿わせた形状とすることができるので、筐体を大型化することなく回路基板の面積を拡大して回路基板の放熱性を高めることができる。それと同時に、電子部品同士の間隔が広がって隣接する電子部品が互いに受ける熱の影響が抑制されるとともに、個々の電子部品の放熱性が向上する。その結果、各電子部品が受ける熱負荷が抑制され、回路ユニットの長寿命化を図ることができる。
以下、本発明の実施の形態に係る照明用光源について、図面を参照しながら説明する。
なお、各図面における部材の縮尺は必ずしも実際のものと同じであるとは限らない。また、本願において、数値範囲を示す際に用いる符号「~」は、その両端の数値を含む。また、本実施の形態で記載している、材料、数値等は好ましいものを例示しているだけであり、それに限定されることはない。また、本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。また、他の実施の形態との構成の一部同士の組み合わせは、矛盾が生じない範囲で可能である。
<第1の実施形態>
[概略構成]
図1は、第1の実施形態に係る照明用光源1の概略構成を示す一部切欠き外観斜視図である。図2は、照明用光源1の概略構成を示す断面図である。図3は、図2におけるA-A’矢視図である。
[概略構成]
図1は、第1の実施形態に係る照明用光源1の概略構成を示す一部切欠き外観斜視図である。図2は、照明用光源1の概略構成を示す断面図である。図3は、図2におけるA-A’矢視図である。
照明用光源1は、その主な構成として、発光部10、筐体としてのケース70、口金80、グローブ40、回路ユニット50等を備える。図1において、紙面上下方向に沿って描かれた一点鎖線は照明用光源1のランプ軸J1を示しており、紙面上方が照明用光源1の前方であって、紙面下方が照明用光源1の後方である。
[各部構成]
<発光部>
発光部10は、光源として用いられる半導体発光素子としてのLED12、LED12が実装された実装基板11、および、実装基板11上においてLED12を被覆する封止体13を備える。発光部10は、回路ユニット50を介して口金80とは反対側に配されており、LED12の主出射方向は照明用光源1の前方(紙面上方)に向けて配置されている。
<発光部>
発光部10は、光源として用いられる半導体発光素子としてのLED12、LED12が実装された実装基板11、および、実装基板11上においてLED12を被覆する封止体13を備える。発光部10は、回路ユニット50を介して口金80とは反対側に配されており、LED12の主出射方向は照明用光源1の前方(紙面上方)に向けて配置されている。
封止体13は、主として透光性材料からなるが、LED12から発せられた光の波長を所定の波長へと変換する必要がある場合には、前記透光性材料に光の波長を変換する波長変換材料が混入される。透光性材料としては、例えばシリコーン樹脂を利用することができ、波長変換材料としては、例えば蛍光体粒子を利用することができる。本実施形態では、青色光を出射するLED12と、青色光を黄色光に波長変換する蛍光体粒子が混入された透光性材料で形成された封止体13とが採用されており、LED12から出射された青色光の一部が封止体13によって黄色光に波長変換され、未変換の青色光と変換後の黄色光との混色により生成される白色光が発光部10から出射される。
なお、発光部10は、例えば、紫外線発光のLED12と三原色(赤色、緑色、青色)に発光する各色蛍光体粒子とを組み合わせたものでも良い。さらに、波長変換材料として半導体、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良い。
<ケース>
ケース70は、熱伝導性を有する絶縁性の材料からなる筒状の部材であり、大径部71と小径部72とから成る。大径部71および小径部72は、例えば、両側が開口した略円筒形状であって、円筒の軸とランプ軸J1とが一致するように軸方向に互いに連接され、一体的に形成されている。前方側に位置する大径部71は、前方から後方へ向けて縮径した略円筒形状を有し、大径部71には回路ユニット50が収容されている。一方、後方側に位置する小径部72には口金80が外嵌されており、これによってケース70の後方側開口75が塞がれている。ケース70の前方側(グローブ40側)の開口は実装基板11により塞がれており、ケース70と実装基板11とは、一体的に形成されている。このように、ケース70と実装基板11とが一体的に形成されていることにより、部品点数を減じて組み付けの際の工程数を減じることができ、生産性向上に利することができる。
ケース70は、熱伝導性を有する絶縁性の材料からなる筒状の部材であり、大径部71と小径部72とから成る。大径部71および小径部72は、例えば、両側が開口した略円筒形状であって、円筒の軸とランプ軸J1とが一致するように軸方向に互いに連接され、一体的に形成されている。前方側に位置する大径部71は、前方から後方へ向けて縮径した略円筒形状を有し、大径部71には回路ユニット50が収容されている。一方、後方側に位置する小径部72には口金80が外嵌されており、これによってケース70の後方側開口75が塞がれている。ケース70の前方側(グローブ40側)の開口は実装基板11により塞がれており、ケース70と実装基板11とは、一体的に形成されている。このように、ケース70と実装基板11とが一体的に形成されていることにより、部品点数を減じて組み付けの際の工程数を減じることができ、生産性向上に利することができる。
ケース70が形成される熱伝導性が高く絶縁性の材料としては、例えば、熱伝導性樹脂を用いることができる。このようにすることで、回路ユニット50および発光部10から発生しケース70に伝搬した熱を効率良く口金80側に伝搬放熱させることができる。
<口金>
口金80は、照明用光源1が照明器具に取り付けられ点灯された際に、照明器具のソケットから電力を受けるための部材である。口金80の種類は、特に限定されるものではないが、本実施の形態ではエジソンタイプであるE26口金が使用されている。口金80は、略円筒形状であって外周面が雄ネジとなっているシェル部81と、シェル部81に絶縁部82を介して装着されたアイレット部83とを備える。
口金80は、照明用光源1が照明器具に取り付けられ点灯された際に、照明器具のソケットから電力を受けるための部材である。口金80の種類は、特に限定されるものではないが、本実施の形態ではエジソンタイプであるE26口金が使用されている。口金80は、略円筒形状であって外周面が雄ネジとなっているシェル部81と、シェル部81に絶縁部82を介して装着されたアイレット部83とを備える。
<グローブ>
グローブ40は、発光部10を覆う部材であり、グローブ40の開口側端部41がケース70の前方側端部73に設けられた溝部74に圧入により嵌め込まれている。グローブ40の内面42には、発光部10から発せられた光を拡散させる拡散処理、例えば、シリカや白色顔料等による拡散処理が施されている。グローブ40の内面42に入射した光はグローブ40を透過しグローブ40の外部へと取り出される。
グローブ40は、発光部10を覆う部材であり、グローブ40の開口側端部41がケース70の前方側端部73に設けられた溝部74に圧入により嵌め込まれている。グローブ40の内面42には、発光部10から発せられた光を拡散させる拡散処理、例えば、シリカや白色顔料等による拡散処理が施されている。グローブ40の内面42に入射した光はグローブ40を透過しグローブ40の外部へと取り出される。
なお、溝部74内に接着剤等を塗布した後にグローブ40の開口側端部41を溝部74に嵌め込むことにより、グローブ40をケース70に固着させてもよい。
また、グローブ40の形状は、A型の電球のバルブを模した形状に限定されず、どのような形状であっても良い。
<回路ユニット>
回路ユニット50は、LED12を点灯させるためのものであり、回路基板51と、当該回路基板51上に配された各種の電子部品52とを有している。なお、電子部品52のうち、背が高いものを電子部品52aとする。なお、ここでいう電子部品52の「背」とは、電子部品52が搭載されている面である回路基板51の表(おもて)面51aに対して垂直な方向における表面51aから電子部品52先端部までの距離を意味する。
回路ユニット50は、LED12を点灯させるためのものであり、回路基板51と、当該回路基板51上に配された各種の電子部品52とを有している。なお、電子部品52のうち、背が高いものを電子部品52aとする。なお、ここでいう電子部品52の「背」とは、電子部品52が搭載されている面である回路基板51の表(おもて)面51aに対して垂直な方向における表面51aから電子部品52先端部までの距離を意味する。
回路ユニット50と口金80とは、配線53によって電気的に接続されている。また、回路ユニット50と発光部10とは、実装基板11に設けられた貫通孔である配線用孔14を通って配された配線15によりコネクタ16を介して電気的に接続されている。
回路基板51は、例えば、フレキシブル基板等の可撓性を有する樹脂から成り、図3に示すように、表面51aを外側にして湾曲した状態でケース70の大径部71内に収容されている。回路ユニット50は、回路基板51が曲げられた状態で後方側開口75からケース70内部に挿入される。挿入された後、回路基板51は、自身の弾性力により大径部71内で広がろうとし、電子部品52aが大径部71の内面71aに接触して回路基板51の広がりを止めている。また、回路基板51の弾性力により電子部品52aが内面71aに押し当てられ、電子部品52aと内面71aとの間の摩擦力により、回路ユニット50が大径部71内部に保持される。
ここで、ケース70は絶縁性の材料から成るため、電子部品52aが内面71aに接触しても、ショート等の問題が発生する虞は無い。これにより、電子部品52を内面71aに沿って内面71aに近接して配置することができるため、電子部品52同士の間隔を広くすることができる。その結果、電子部品52同士の熱の影響が軽減され、電子部品52が受ける熱負荷を抑制することができる。
さらに、電子部品52が内面71aに沿って配置されるのに合わせて回路基板51も内面71aに沿った形状および配置とすることができるため、従来の照明用光源における1枚の平板状の回路基板に比べて面積を大きくすることができ、これにより回路基板51の放熱性が向上して、電子部品52の熱負荷をさらに抑制することができる。
また、このとき、回路基板51の内側(裏面51b側)には空間が設けられている。即ち、筒状のケース70の筒軸(ランプ軸J1と同軸)上には、回路基板51および電子部品52は配置されていない。これにより、LED12が実装基板11の中央部に配置されている場合には、電子部品52はLED12の後方を避けて配置されることとなり、LED12からの熱の影響を抑制することができる。
なお、大径部71の底面77上に粘着部材を配置して回路基板51の後方側端部51cを固定してもよい。また、後方側端部51cに接着剤等を塗布して底面77に接着させてもよい。これにより、回路ユニット50を大径部71内により安定的に保持することができる。
図4は、回路基板51を平面上に広げた状態の回路ユニット50を回路基板51の表面51a側から見た平面図である。なお、図4においては、一部の電子部品にのみ符号を付している。図4に示すように、広げた状態において回路基板51は、扇形の形状を有している。これにより、回路基板51が大径部71内に収容された状態において、前方側において大きく広がり後方側に向かうにつれて広がりが小さくなるため、大径部71の内面71aの形状によりフィットした形状をとることができる。
以上説明したように、第1の実施形態に係る照明用光源1は、筐体としてのケース70に絶縁性を有する樹脂を用いることにより、従来のように回路ホルダを設ける必要がなく、ケース70内部の空間をその分広く利用して回路ユニット50を配置することができる。さらに、電子部品52とケース70との間に絶縁距離を確保する必要もないため、電子部品52をケース70の内面71aに非常に近接して、もしくは内面71aに接触させて配置することができるため、回路基板51をケース70の内面71aに合わせて湾曲した形状とし、回路基板51上に実装された電子部品を内面71aに沿って配置させることができる。
これにより、ケース70を大型化することなく回路基板51の面積を大きくして回路基板51の放熱性を高めることができるとともに、電子部品52同士の間隔が広がって隣接する電子部品が互いに受ける熱の影響が抑制され、個々の電子部品52の放熱性が向上して、電子部品52が受ける熱負荷を抑制させることができる。
<第2の実施形態>
図5は、第2の実施形態に係る照明用光源100の概略構成を示す断面図である。なお、説明の重複を避けるため、第1の実施形態と同じ構成要素については、同符号を付して、その説明を省略する。
図5は、第2の実施形態に係る照明用光源100の概略構成を示す断面図である。なお、説明の重複を避けるため、第1の実施形態と同じ構成要素については、同符号を付して、その説明を省略する。
図5に示すように、照明用光源100は、主な構成として、ケース170、発光部110、回路ユニット50、およびグローブ40を備える。第2の実施形態に係る照明用光源100においては、発光部110がケース170から離間して設けられている。
口金80の絶縁部82およびアイレット部83により形作られる凹部内には樹脂等の絶縁性材料から成る支持台座部21が前記凹部に対して固定的に設けられ、当該支持台座部21上に柱状のヒートパイプ20がランプ軸Jと略平行な方向に伸びるように立設されている。ヒートパイプ20の支持台座部21に立設されている側とは反対側の端部は、ケース170の大径部171の前面178に設けられた開口を貫通してグローブ40内部に位置しており、当該端部には接着剤等により発光部110の実装基板111が固定されている。これにより、発光部110はヒートパイプ20により支持され、グローブ40内に空中配置されている。
ケース170は、第1の実施形態におけるケース70と同様に樹脂等の熱伝導性を有する絶縁性の材料から成るが、大径部171の前方側の開口を塞ぐ前面178にはLED12が実装されておらず、前面178の中央部には開口が設けられており、当該開口をヒートパイプ20が貫通している。また、ヒートパイプ20の直径と前記開口の直径とは略等しい大きさとなっており、ヒートパイプと開口との間には略隙間がない。これにより、ヒートパイプ20のぐらつきが抑えられ、発光部110がより安定的に支持される。
発光部110は、光源として用いられる半導体発光素子としてのLED12、LED12が実装された実装基板111、および、実装基板111上においてLED12を被覆する封止体13を備える。実装基板111には透明基板が用いられており、透明基板としては、例えば、サファイア基板、ガラス基板、セラミック基板、透光性を有する樹脂基板等が用いられる。LED12から発せられる光のうち、LED12の後方側に発せられる光の一部は当該実装基板111を透過して、発光部110の後方側に出射される。これにより照明用光源100の配光角を広くして、良好な配光特性を得ることができる。
ヒートパイプ20は、例えば金属材料からなり、金属材料としては、例えばAl、Ag、Au、Ni、Rh、Pd、またはそれらの内の2以上からなる合金、またはCuとAg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、発光部110で発生した熱を口金80へと効率良く伝導させて、口金80から照明器具(不図示)側へと放熱させることができる。
第2の実施形態においては、ヒートパイプ20は、発光部110を口金80およびケース170に対して支持する支持部材としての役割と、発光部110から熱を口金80へと伝える熱伝導部材としての役割の両方を果たしている。
なお、ヒートパイプ20は、回路基板51の内側(裏面51b側)の空間を貫通して配置されているが、回路ユニット50とヒートパイプとの間の絶縁性を確保するために、ヒートパイプ20を絶縁性の樹脂薄膜等により被覆してもよい。
以上説明したように、第2の実施形態においても、ケース170の大径部171内に回路ユニット50が収容される態様は第1の実施形態と共通であるので、第1の実施形態と同様に、ケース70を大型化することなく回路基板51の面積を大きくして回路基板51の放熱性を高めることができるとともに、電子部品52同士の間隔が広がって隣接する電子部品が互いに受ける熱の影響が抑制され、個々の電子部品52の放熱性が向上して、電子部品52が受ける熱負荷を抑制させることができる。
加えて、第2の実施形態の構成においては、ヒートパイプ20により発光部110の熱を口金80へと伝導させて放熱させることにより、発光部110の放熱性を向上させることができる。
さらには、発光部110がグローブ内に空中配置され、実装基板111に透明基板が用いられることにより、LED12の後方側に発せられる光の一部を発光部110の後方側に出射させ、これにより照明用光源100の配光角を広くして、良好な配光特性を得ることができる。
<第3の実施形態>
上記第1および第2の実施形態においては、本発明の構成を電球型の照明用光源に適用した場合を例に説明した。
上記第1および第2の実施形態においては、本発明の構成を電球型の照明用光源に適用した場合を例に説明した。
第3の実施形態においては、本発明の構成をハロゲンランプ型の照明用光源に適用した場合を例に説明する。なお、説明の重複を避けるため、第1および第2の実施形態と同じ構成要素については、同符号を付して、その説明を省略する。
図6は、第3の実施形態に係る照明用光源としての照明用光源200の概略構成を示す一部切欠き図である。照明用光源200は、主な構成として、ケース270、発光部210、回路ユニット250、およびカバー部240を備える。
ケース270は、ケース70と同様に、樹脂等の熱伝導性を有する絶縁性の材料から成り、共に椀状の第1ケース部271と第2ケース部272とにより構成されている。第1ケース部271および第2ケース部272は、双方の椀軸がランプ軸J2とほぼ一致するように軸方向に互いに連接されている。
第1ケース部271の内部空間には回路ユニット250が収容されている。回路ユニット250は、第1ケース部271の内部空間に収まるようにするために、回路基板251の扇形の辺と孤の大きさおよび比が回路基板51と異なり、それに合わせて回路基板251上に実装される電子部品52の配置が異なる以外は、回路ユニット50と基本的な構成は同じである。
第1ケース部271の底部の中央は後方に延設されて突出部273となっている。突出部273の外周面には金属製のシェル部281が設けられ、突出部273の先端部には金属製のアイレット部283が設けられている。シェル部281およびアイレット部283は何れも配線53により回路ユニット250に接続されており、外部電源から電力の供給を受ける給電端子となっている。
第2ケース部272は、底部である実装基板211と、実装基板211の周縁から延設された側面部2722とにより椀状に形成されている。
発光部210は、実装基板211、LED12、封止体13、およびレンズ214により構成されている。
実装基板211は、ケース270の前方側端部ではなく、第2ケース部272の底部、即ち第1ケース部と第2ケース部とが連接されている部分であるケース270の前後方向における中央部に設けられている点が第1の実施形態における実装基板11と異なっている以外は、基本的な構成は実装基板11と同じである。
レンズ214は、樹脂等の透光性材料からなり、封止体13を内包するように設けられている。発光部210は、発光部210の光軸と第2ケース部272の椀軸とが一致するように配置されている。
カバー部240は、第2ケース部272の開口部を塞ぐ前面カバー241と、前面カバー241を第2ケース部272に固定する金具242とからなる。
図6に示すように、第2ケース部272の側面部2722には、開口部である窓部2721が複数、周方向においてほぼ等間隔に設けられている。
照明用光源200は、商業施設等に設けられたソケットに装着されて利用される。発光部210からの出射光は、第2ケース部272の開口部から前面カバー241を通じてスポットライトとして出射されるのはもちろん、第2ケース部272の側面部2722から窓部2721を通じて漏れ光として出射される。これにより、商業施設等において漏れ光を利用して空間全体の「明るさ感」や「きらめき感」を演出することができる。
なお、図6においては、窓部2721は側面部2722の周方向において1列に配置されていたが、これに限られず、2列以上の複数列に配置しても良い。
また、窓部2721の形状については図6に示すような円形や楕円形に限られず、例えば、ひし形や三角形等の多角形やハート形等の形状としてもよい。
窓部2721の大きさについても、全てが同じ大きさに限られず、大きさを異ならせても良い。この場合、例えば、上記のように複数列の窓部を配置する場合には、後方側の窓部2721よりも前方側の窓部2721のほうを大きくしてもよい。これにより、スポットライトの出射方向に近い角度に多くの光を漏らすことができ、主照射領域の周囲の照度をより高めることができる。
また、窓部2721は、中空の貫通孔でもよいが、例えば、樹脂、ガラス、セラミックス等の透光性部材で封塞してもよい。貫通孔を透光性部材で封塞することにより、第2ケース部272内に水分や埃などの異物が入り込むのを防止することができる。透光性部材の色については、無色としてもよいし、着色してもよい。着色した場合には透光性部材がカラーフィルタとして機能することになる。従来のハロゲン電球では反射鏡にダイクロイックフィルタを利用したものがあり、これを点灯させた場合には漏れ光の色味が特定色(例えば赤色)となる場合がある。そこで、この特定色を再現するように透光性部材を着色することにより、照明用光源200のハロゲン電球への代替性をより高めることができる。
以上説明したように、第2の実施形態においても、ケース270の第1ケース部271内に回路ユニット50が収容される態様は第1の実施形態と同様であるので、第1の実施形態と同様に、ケース270を大型化することなく回路基板251の面積を大きくして回路基板251の放熱性を高めることができるとともに、電子部品52同士の間隔が広がって隣接する電子部品が互いに受ける熱の影響が抑制され、個々の電子部品52の放熱性が向上して、電子部品52が受ける熱負荷を抑制させることができる。
加えて、第3の実施形態の構成においては、発光部210からの光の一部が、窓部2721を通じて漏れ光として出射され、これにより、商業施設等において漏れ光を利用して空間全体の「明るさ感」や「きらめき感」を演出することができる。
<変形例>
以上、本発明の構成を第1、第2、および第3の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限られず、以下のような変形例を実施することができる。なお、説明の重複を避けるため、第1、第2、および第3の実施形態と同じ構成要素については、同符号を付して、その説明を省略する。
以上、本発明の構成を第1、第2、および第3の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限られず、以下のような変形例を実施することができる。なお、説明の重複を避けるため、第1、第2、および第3の実施形態と同じ構成要素については、同符号を付して、その説明を省略する。
(1)図5に示す第2の実施形態に係る照明用光源100おいては、ヒートパイプ20が発光部110からの熱を口金80へと伝えて放熱させる熱伝導部材としての役割を果たすとともに、発光部110をグローブ40内に空中配置する支持部材としての役割も果たしていた。しかし、これに限られず、ヒートパイプが熱伝導部材の役割のみを果たしてもよい。
図7は、変形例1に係る照明用光源300の概略構成を示す断面図である。照明用光源300は、主な構成として、ケース70、発光部10、回路ユニット50、およびグローブ40を備える。照明用光源300は、発光部10がグローブ40内に空中配置される代わりに、第1の実施形態に係る照明用光源1と同様に大径部71の前方側端部に連接して設けられている点と、ヒートパイプ320がグローブ40内にまで進出せずに、その前方側端部が実装基板11の裏面(後方側の面)に接着剤等により固定されている点において、第2の実施形態に係る照明用光源100と相違する。これは、即ち、第1の実施形態に係る照明用光源1とは、ヒートパイプ320を備える点においてのみ相違している。
変形例1に係る照明用光源300の構成においても、回路ユニット50が大径部71内に収容される態様は、第1の実施形態および第2の実施形態と同様であるので、第1および第2の実施形態と同様に、ケース70を大型化することなく電子部品52が受ける熱負荷を抑制することができる。
さらに、ヒートパイプ320により発光部10の熱を口金80へと伝導させて放熱させることにより、発光部110の放熱性を向上させることができる。
(2)図8は、変形例2に係る照明用光源400の概略構成を示す断面図である。照明用光源400においては、実装基板411がケース470とは一体的に形成されておらず、独立した部材として設けられている点において、第1の実施形態に係る照明用光源1と相違している。その他の点については、基本的に第1の実施形態に係る照明用光源1と略同様であるため、第1の実施形態と同じ符号を用いて説明を省略し、上記相違点についてのみ詳細に説明する。
なお、変形例2に係る照明用光源400のケース470は、実装基板411がケース470とは一体的に形成されていない点を除いては、第1の実施形態に係る照明用光源1のケース70と同様の構成を有し、大径部471、小径部472、前方側端部473、溝部474、後方側開口475、および底面477は、それぞれ、第1の実施形態に係る照明用光源1における大径部71、小径部72、前方側端部73、溝部74、後方側開口75、および底面77に相当する。
変形例2に係る照明用光源400においては、大径部471の前方側端部に実装基板411を固定するための突起部478がランプ軸J1へと向かう方向に突出して設けられている。当該突起部478上面に接着剤等を塗布した後に実装基板11が載置されて当該突起部478に固定される。
(3)上記変形例2に係る照明用光源400においては、実装基板411がケース470と一体的に形成されていないため、組み付けに際しては、大径部471内に回路ユニット50を収容した後に実装基板411を突起部478に取着させることができる。
これにより、回路ユニット50を大径部471内部に固定する方法について自由度がより大きくなる。
図21は、変形例3に係る照明用光源1300の概略構成を示す断面図である。回路ユニット50の固定方法については、例えば、図21に示す照明用光源1300のように、ケース1370の底面1377に周方向に溝部1377aを形成し、当該溝部1377aに回路基板51の後方側端部51cを圧入により嵌着させて回路ユニット50を大径部1371内部に固定してもよい。また、溝部1377a内部に接着剤等を塗布した後、後方側端部51cを嵌入して回路ユニット50を大径部1371内部に固定してもよい。
なお、変形例3に係る照明用光源1300のケース1370は、底面1377に溝部1377aが形成されている点を除いては、変形例2に係る照明用光源400のケース470と同様の構成を有し、大径部1371、小径部1372、前方側端部1373、溝部1374、および後方側開口1375は、それぞれ、変形例2に係る照明用光源400における大径部471、小径部472、前方側端部473、溝部474、および後方側開口475に相当する。
(4)さらには、図22に示す変形例4に係る照明用光源1400のように、実装基板1411の裏面上に円形もしくは一部が開いたC環状の溝部1411cを設けて当該溝部1411cに回路基板51の前方側端部51dを圧入により嵌着させて回路ユニット50を大径部471内部に固定してもよい。また、溝部1411c内部に接着剤等を塗布した後、前方側端部51dを嵌入して回路ユニット50を大径部471内部に固定してもよい。
なお、図22は、変形例4に係る照明用光源1400の概略構成を示す断面図であり、変形例4に係る照明用光源1400の発光部1410は、実装基板1411の裏面に溝部1411cが形成されている点を除いては、変形例2に係る照明用光源400の発光部410と同様の構成を有する。
(5)また、変形例3および4においては、それぞれ、回路基板を大径部の底面および実装基板の裏面に設けた溝部に嵌着させて固定する構成について説明したが、溝部が設けられる箇所としてはこれらに限られず、大径部の内側の面であればいずれの箇所であってもよい。例えば、変形例2に係る照明用光源400に適用した場合を例に説明すると、大径部471の内面471aに縦方向(前後方向)に溝を形成し、当該溝に回路基板51の側端部(扇形の辺に相当する部分)を圧入により嵌着させて回路ユニット50を大径部471内部に固定してもよい。
さらには、大径部471の内面471aに電子部品52や回路基板51を係止する突起を設けることにより回路ユニット50を大径部471内部に固定してもよい。
変形例2に係る照明用光源400のように、実装基板がケースから独立している場合には、予め回路ユニットを収容されている状態の形状にしてから大径部内に収めたり、複数パーツに分かれた回路ユニットを大径部内で所定の形状に配置したりすることができるため、回路基板の素材や形状、および回路ユニットの形状や配置についてより自由度大きく設計することができる。
(6)例えば、図9に示す変形例6に係る照明用光源500の回路ユニット550のように、回路基板551が円筒形状であってもよい。なお、図9は、照明用光源500を図2におけるA-A’矢視図で示した場合の図である。
回路ユニット550は、第1の実施形態における回路ユニット50のように細く丸めて小さくした状態で後方側開口75から大径部71内に挿入する必要がないので、回路基板551に用いられる部材としては、フレキシブル基板のような可撓性を有する部材に限られず、絶縁性を有する部材であれば、樹脂やセラミック等の剛性を有する部材を用いてもよい。
なお、回路基板551は、周面が閉じた筒状の形状をしているため、第1の実施形態における回路基板51とは異なり自身の弾性力により広がろうとする力が働かないので、当然、電子部品52aを大径部71の内面71aに対して押し当てる力も働かない。そのため、回路ユニット550の大径部71内部における固定方法としては、大径部71の底面77に粘着テープを貼付して回路基板551の後方側端部51c(図2参照)を固定したり、接着剤を用いて後方側端部51cを底面77に固定したりするとよい。
また、変形例3と同様に、底面77に円形状の溝部を設けて、当該溝部に回路基板551の後方側端部を嵌め込んで回路ユニット550を大径部71内部に固定してもよいし、変形例4と同様に、実装基板1411の裏面に溝部を設け、当該溝部に回路基板551の前方側端部を嵌め込んで回路ユニット550を大径部71内部に固定してもよい。
(7)また、例えば、図10に示す変形例7に係る照明用光源600の回路ユニット650のように、複数の回路基板651を有し、それぞれの回路基板651の表面651aに搭載されている電子部品52が大径部71の内面71aに沿って配置されるように、回路基板651が並べて配置されてもよい。なお、図10は、照明用光源600を図2におけるA-A’矢視図で示した場合の図である。
回路ユニット650においては、回路基板651同士は配線654で接続されている。別々の回路基板651上に搭載されている電子部品52同士は配線654を介して電気的に接続されており、これにより、各電子部品52が互いに連携して作動することができる。
変形例7に係る照明用光源600における大径部71内の回路ユニット650の固定方法についても、上記変形例3~6における各回路ユニットの固定方法と同様に、粘着テープや接着剤、溝等を用いて固定するとよい。
また、それぞれの回路基板651は、ランプ軸J1に沿って前方側から見た場合の形状が、図10に示すような円弧状に限られず、直線状や、1つもしくは複数個所において屈曲した形状であってもよい。複数個所において屈曲した形状の場合、全ての屈曲箇所において、外側(内面71aに向う側)に突出する方向に屈曲するのが好ましい。
さらには、異なる形状の回路基板651を複数組み合わせて使用してもよい。
(8)さらには、図11に示す変形例8に係る照明用光源700の回路ユニット750のように、回路基板751が丸く湾曲する代わりに屈曲して、前方側もしくは後方側から見た場合の端部の形状が多角形の1辺を欠いたような形状を有してもよい。なお、図11は、照明用光源700を図2におけるA-A’矢視図で示した場合の図である。
回路基板751に用いられる部材としては、フレキシブル基板のような可撓性を有する部材でもよいし、絶縁性を有する部材であれば、樹脂やセラミック等の剛性を有する部材でもよい。剛性を有する部材を用いる場合、回路ユニット750を大径部71内部に固定する方法については、上記変形例3~7における回路ユニットの固定方法と同様に、粘着テープや接着剤、溝等を用いて固定するとよい。
可撓性を有する部材を用いる場合、屈曲の程度にもよるが、通常は屈曲させても回路基板751は自身の弾性力により広がろうとするため、第1実施形態における回路ユニット50と同様に、電子部品52aと内面71aとの間の摩擦力により、回路ユニット50を大径部71内部に保持させることができる。もちろん、粘着テープや接着剤、溝等を用いて固定してもよい。
第2の実施形態に係る照明用光源100においては、実装基板111に透明基板を用いた発光部110がグローブ40内に空中配置されており、LED12の後方側に発せられた光の一部が実装基板111を透過してグローブ40の後方側を照らすことにより、配光特性を向上させる構成を有していた。しかし、配光特性を向上させる構成はこれに限られず、以下のような変形例が考えられる。
(9)図12は、変形例9に係る照明用光源800の要部の概略構成を示す一部切欠き斜視図である。図13は、変形例9に係る照明用光源800の要部の概略構成を示す一部切欠き断面図である。図12および図13に示すように、照明用光源800においては、大径部871の前面878上に取着された支持具820により発光部810がグローブ40内に空中配置されるように支持されている。また、照明用光源800は、発光部810から出射された光の一部を透過させ、一部を後方に反射する光学部材890を備える。支持具820は、例えばアルミ等から成るヒートシンクであり、発光部810を支持するとともに発光部810の放熱性を高める役割も果たす。
光学部材890は、ビームスプリッタであり、両側が開口した略円筒形状の本体部891と、本体部891の後方側開口を塞ぐ略円環形状の取付部892とを備える有底筒状である。本体部891の前方側端部の外径(本体部891の最大外径)は、LED12および封止体13を覆うのに十分な大きさである。光学部材890はランプ軸J1を中心とする位置に位置決めされ、ネジ3により実装基板811および支持具820に固定されている。
光学部材890は透光性材料からなり、本体部891の外周面891aには鏡面処理が施されている。なお、透光性材料としては、例えば、ポリカーボネート等の樹脂材料、ガラス、セラミックなどが考えられる。また、外周面891aに鏡面処理を施す方法としては、例えば金属薄膜や誘電体多層膜などの反射膜を、例えば熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタ法、メッキ、などの方法により形成することが考えられる。
図13に示すように、LED12から出射され本体部891の外周面891aに入射した主出射光は、その一部が外周面891aによって実装基板811を避けた斜め後方へ反射され(光路L1)、他の一部は本体部891を透過して前方に向かう(光路L3)。
照明用光源800は、LED12の主出射光の一部を、実装基板811を避けた斜め後方へ指向させる本体部891を備えているため、LED12の照射角が狭い場合でも配光特性が良好である。さらに、本体部891は、主出射光の一部を反射させるだけでなく、他の一部を前方に向けて透過させるため、光学部材890による影が生じ難く、点灯時に照明用光源800を前方から見た場合の意匠性が良好である。
本変形例においては、光学部材890の反射率(外周面891aの反射率)が50%となり、光学部材890の透過率(外周面891aの透過率)が50%となるように、外周面891aに鏡面加工が施されている。照明用光源800の配光特性を良好に保つためには、反射率は50%以上であることが好ましい。また、照明用光源800の点灯時の意匠性を良好に保つためには、透過率は40%以上であることが好ましい。まとめると、本体部891による光の吸収が0%と仮定した場合、反射率は50%~60%が好ましく、透過率は40%~50%が好ましい。なお、反射率および透過率は、外周面891aの全体に亘って均一である必要はなく、領域によってそれらが変化する構成でも良い。
(10)図14は、変形例10に係る照明用光源900の要部の概略構成を示す一部切欠き斜視図である。図15は、変形例10に係る照明用光源900の要部の概略構成を示す断面図である。図14および図15に示すように、変形例10に係る照明用光源900は、光学部材990が反射鏡であり、その本体部991に開口部994が設けられている点において、変形例9に係る照明用光源800と相違する。その他の点については、基本的に変形例9に係る照明用光源800と同様の構成を有する。
光学部材990は、例えば、開口部994が設けられている以外は変形例9に係る光学部材890と同じ形状であって、本体部991と取付部992とを備える有底筒状である。本体部991の前方側端部の外径(本体部991の最大外径)はLED12および封止体13を覆うのに十分な大きさである。光学部材990はランプ軸J1を中心とする位置に位置決めされ、ネジ3により実装基板911および支持具920に固定されている。支持具920は、ヒートシンクであり、発光部910を支持するとともに発光部910の放熱性を高める役割も果たす。
本体部991には、本体部991の周方向に沿って長尺となった開口部994が複数設けられている。具体的には、各開口部994は、本体部991の筒軸を中心とする円環を4等分した略円弧状のスリットであって、4つの略円弧状のスリットで構成される途切れ目のある略円環状のスリットが、筒軸を中心として同心円状に2重に設けられている。開口部994が本体部991の周方向に沿って設けられているため、開口部994と封止体13との周方向の位置決めが容易である。
発光部910の封止体13は、前方側からランプ軸J1に沿って後方側を見た場合において、各開口部994から部分的に露出している。したがって、図15に示すように、LED12の主出射光の一部は、外周面991aで反射されて実装基板911を避けた斜め後方へ向かうが(光路L4)、LED12の主出射光の他の一部は、開口部994を通過して前方へ漏れる(光路L5)。
照明用光源900は、LED12の主出射光の一部を、実装基板911を避けた斜め後方へ指向させる光学部材990を備えているため、LED12の照射角が狭い場合でも配光特性が良好である。さらに、光学部材990には、主出射光の他の一部を前方へ漏らす開口部994が設けられているため、光学部材990による影が生じ難く、点灯時に照明用光源900を前方から見た場合の意匠性が良好である。
なお、開口部994の形状、寸法、数、配置は、必ずしも上記に限定されず任意である。なお、開口部994は、本変形例のようなスリットに限定されず、穴や切り欠きなどLED12の主出射光の他の一部を前方へ漏らすことができるものであれば良い。また、本変形例では、開口部994は貫通孔であって何も嵌め込まれていないが、開口部994はこのような構成でなくとも光が前方へ漏れる構成であればよく、例えば、開口部994の全部または一部に透光性の部材が嵌め込まれており、当該透光性の部材を透過して光が前方へ漏れる構成でもよい。
(11)図16は、変形例11に係る照明用光源1000の要部の概略構成を示す一部切欠き断面図である。変形例11に係る照明用光源1000においては、発光部1010の実装基板1011が透明基板である点、発光部1010を前面1078に対して支持する支持具1020が導光部材である点、および光学部材を備えていない点において、変形例9に係る照明用光源800および変形例10に係る照明用光源900と相違する。
支持具1020は、アクリル等の樹脂やガラス等の透光性の部材から成り、例えば、実装基板1011が取着されている前方側端面の径が実装基板1011の径と略等しく、前方から後方へ向けて縮径した略円柱形状を有する。
発光部1010のLED12から後方側に発せられた光は、透明基板である実装基板1011を透過して導光部材である支持具1020に入射し、支持具1020の側面(周面)から外部へと出射してグローブ40の後方側を照らす。これにより、LED12の照射角が狭い場合でも良好な配光特性を得ることができる。
なお、支持具1020の形状は、上記のような前方から後方へ向けて縮径した略円柱形状に限られない。例えば、前方から後方まで径の大きさが変わらない円柱形状であってもよいし、円柱に限られず、五角柱や六角柱等の多角柱であってもよい。さらには、支持具1020内部に、例えばドーム形の空間が設けられていても良く、LED12から後方側に発せられて支持具1020に入射した光をグローブ40の後方側へと出射させることができるものであれば、任意の形状としてよい。
(12)また、導光部材から成る支持具がヒートシンクを備える構成としてもよい。図17は、変形例12に係る照明用光源1100の要部の概略構成を示す一部切欠き断面図である。変形例12に係る照明用光源1100においては、支持具1020がその内部にヒートシンク1121を有している点において、変形例8に係る照明用光源1000と相違する。
導光部材から成る支持具1120は、中央部に円柱状の貫通孔を有し、当該貫通孔内にヒートシンク1121が挿設されている。
ヒートシンク1121は、例えばアルミ等の金属から成り、その前面は透明基板である実装基板1111の後方側主面である裏面に取着されている。
発光部1110のLED12から後方側に発せられた光は、透明基板である実装基板1111を透過して導光部材である支持具1120に入射し、支持具1120の側面(周面)から外部へと出射してグローブ40の後方側を照らす。これにより、LED12の照射角が狭い場合でも良好な配光特性を得ることができる。
また、ヒートシンク1121により、発光部1110の放熱性を高めることができる。
ヒートシンク1121の形状は、上記のような円柱形状に限られず、例えば、多角柱でもよい。
さらには、ヒートシンク1121を円盤の中央部に円柱が突設された形状とし、支持具1120の貫通孔に当該円柱が挿嵌される構成としてもよい。この場合、ヒートシンク1121の円盤部分が、前面1178上(前方側)に取着されてもよい。
またさらには、前面1178の中央部に貫通孔を設けて、ヒートシンク1121の円柱部分を前面1178の裏面側(後方側)から当該貫通孔内に挿通し、前面1178の貫通孔から飛び出した円柱に支持具1120を嵌め込んでもよい。この場合、ヒートシンク1121の円盤部分は、前面1178の裏面に接着剤等を用いて固定してもよいし、例えば、係合爪等の別の部材を設けて円盤部分を前面1178もしくは大径部1171の周面に固定してもよい。
(13)LEDの主出射光の一部を前方に透過させ、残りの一部を斜め後方へ反射させる光学部材としては、次のような変形例も考えられる。
図18は、変形例13に係る照明用光源1200の要部の概略構成を示す一部切欠き斜視図である。図19は、照明用光源1200の要部の概略構成を示す一部切欠き断面図である。図20は、グローブ40を取り外した状態の照明用光源1200を前方側から見た平面図である。
光学部材1290は、実装基板11の中央に立設された支柱1295と、支柱1295の前方側端部に取着された星状部材1291とから成る。星状部材1291は、ガラスやアクリル等の透光性の部材から成り、図20に示すように、平面視した場合に、8つの長方形の羽根が中心から互いにほぼ等間隔空けて放射状に延出した星状もしくはアスタリスク状の形状を有する。発光部10の封止体13は、前方側からランプ軸J1に沿って後方側を見た場合において、各羽根の間の隙間1294から部分的に露出している。また、星状部材の表面(前方側主面)および/または裏面(後方側主面)にはフロスト加工が施されている。これにより、図19に示すように、LED12の主出射光の一部は隙間1294を通過して前方へと向かい(光路L6)、残りの一部は星状部材1291により拡散および反射されて、その一部は実装基板11を避けた斜め後方へと反射される(光路L7)。
なお、図19においては、星状部材1291の羽根が重なる中心部分は断面が表示されているが、その外側は羽根が重なっておらず隙間1294となっている。
以上説明したように、変形例13に係る照明用光源1200は、LED12の主出射光の一部を、実装基板11を避けた斜め後方へ拡散反射させる光学部材1290を備えているため、LED12の照射角が狭い場合でも配光特性が良好である。さらに、光学部材1290には、主出射光の他の一部を前方へ通過させる隙間1294が設けられているため、光学部材1290による影が生じ難く、点灯時に照明用光源1200を前方から見た場合の意匠性が良好である。
なお、星状部材1291の羽根の形状や数、隙間の形状は、必ずしも上記に限定されず任意である。また、星状部材1291と支柱1295とを一体的に形成してもよい。さらには、星状部材1291の羽根を、その断面が図13に示す光学部材890の断面のように湾曲した形状として、フロスト加工に代えて羽根の裏面に鏡面処理を施し、光学部材890と同様にLED12の主出射光の一部を前方側に透過させ、残りの一部を、実装基板11を避けた斜め後方へと反射させるようにしてもよい。
またさらには、星状部材1291が羽根や隙間を備えず、ガラス等の透光性の部材から成る円盤の表面に、星状(アスタリスク状)にフロスト加工を施してもよい。
またさらには、フロスト加工に代えて、LED12からの出射光を実装基板11を避けた斜め後方へと反射させる角度の傾斜面を星状部材1291の裏面に形成し、当該反射面に鏡面加工を施してもよい。この場合、傾斜面は、各羽根に対して1つずつ羽根のほぼ全面にわたって形成されても良いし、各羽根に微細な傾斜面が多数形成されてもよい。後者の場合、それぞれの羽根に形成される傾斜面の角度や傾斜の方向を揃えても良いが、異なる角度や傾斜方向の反射面を組み合わせることにより、光の拡散性が向上し、点灯時に照明用光源1200のグローブ40後方側において明るさにむらが出来にくくなるため、より良好な意匠性を実現することができる。
(14)さらには、回路基板の内側の空間を利用してファンやペルチェ素子等の冷却手段を配置し、回路基板の裏面側や実装基板の下面を強制的に冷却するようにしてもよい。例えば、図2に示す第1の実施形態に係る照明用光源1を例に説明すると、回路基板51の内側(裏面51b側)の空間内にファンを設け、回路基板51の裏面51bまたは実装基板11の下面に向けて送風し、冷却してもよい。ペルチェ素子を用いる場合は、回路基板51の裏面51bまたは実装基板11の下面に取着して冷却してもよい。ファンおよびペルチェ素子は、それぞれ複数設けられてもよい。また、これらを組み合わせて用いてもよい。
さらには、ケース70内部およびグローブ40内部の空気が対流しやすくするために、実装基板11に貫通孔を設けてもよい。
このように、ファンやペルチェ素子等の冷却手段を設けることにより、発光部および回路ユニットにおいて発生する熱をより効率よく放熱させることができる。
なお、図5に示す第2の実施例に係る照明用光源100、図13に示す変形例9に係る照明用光源800、および図15に示す変形例10に係る照明用光源900の場合、発光部がグローブ内に空中支持されて配置されており、実装基板が回路基板の内側の空間に面していない。照明用光源100,800,900においては、グローブ内において実装基板の下面にペルチェ素子を配設してもよいし、前面上のヒートパイプ20または支持具820,920が設けられている部分の外側の部分において実装基板の下面と対向する位置にファンを配設し、実装基板の下面に送風して冷却するようにしてもよい。
ここで、図16に示す変形例11に係る照明用光源1000および図17に示す変形例12に係る照明用光源1100も発光部がグローブ内に配置された構造であるが、支持具1020,1120がそれぞれ実装基板1011,1111の下面を全面的に覆うように設けられているため、実装基板の下面にペルチェ素子を設けることができない。しかし、支持具1020,1120の側面にペルチェ素子を配設すると、導光部材から成る支持具1020,1120から出射した光を遮ることとなるため、好ましくない。このような場合には、前面878上の支持具の外側の部分において、支持具からグローブ外部への出射光を遮らない位置に小型のファン(例えば、ピエゾファン等)を設置して支持具に向けて送風し、実装基板から支持具に伝わった熱を放熱させるようにしてもよい。
なお、第1、第2、および第3の実施形態に係る照明用光源の部分的な構成、および上記各変形例に係る構成を、適宜組み合わせてなる照明用光源であっても良い。また、上記各実施の形態および各変形例における説明に記載した材料、数値等は好ましいものを例示しているだけであり、それに限定されることはない。また、各図面における各部材の寸法および比は、一例として挙げたものであり、必ずしも実在の照明用光源の寸法および比と一致するとは限らない。さらに、本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、照明用光源の構成に適宜変更を加えることは可能である。
本発明は、照明用光源の筐体を大型化することなく回路ユニットの熱負荷を抑制して長寿命化を図る技術として利用可能である。
1,100,200,300,400,500,600,700,800,900,
1000,1100,1200 照明用光源
10,110,210,910,1010,1110 発光部
11,111,211,411,811,911,1011,1111 実装基板
12 LED
13 封止体
20,320 ヒートパイプ
40 グローブ
50,250,550,650,750 回路ユニット
51,251,551,651,751 回路基板
52,52a 電子部品
70,170,270,470 ケース
71,171,471,871,1171 大径部
71a,471a 内面
72 小径部
80 口金
178,878,1078,1178 前面
214 レンズ
240 カバー部
241 前面カバー
271 第1ケース部
272 第2ケース部
820,920,1020,1120 支持具
890,990,1290 光学部材
1121 ヒートシンク
1291 星状部材
2721 窓部
1000,1100,1200 照明用光源
10,110,210,910,1010,1110 発光部
11,111,211,411,811,911,1011,1111 実装基板
12 LED
13 封止体
20,320 ヒートパイプ
40 グローブ
50,250,550,650,750 回路ユニット
51,251,551,651,751 回路基板
52,52a 電子部品
70,170,270,470 ケース
71,171,471,871,1171 大径部
71a,471a 内面
72 小径部
80 口金
178,878,1078,1178 前面
214 レンズ
240 カバー部
241 前面カバー
271 第1ケース部
272 第2ケース部
820,920,1020,1120 支持具
890,990,1290 光学部材
1121 ヒートシンク
1291 星状部材
2721 窓部
Claims (18)
- 複数の半導体発光素子が実装基板の前面にそれぞれの主出射方向を前方に向けた状態で配置されて成る発光部と、口金を介して外部から供給される電力を変換して前記複数の半導体発光素子を発光させるための複数の電子部品およびそれらが実装された回路基板を有する回路ユニットと、前記回路ユニットを収容する筒状または椀状の筐体と、を備える照明用光源であって、
前記筐体は、絶縁性を有する部材より成り、
前記回路ユニットは、前記回路基板および当該回路基板上に搭載された前記複数の電子部品が前記筐体の内周面に沿った態様で当該筐体内に収容されており、且つ、前記回路基板および前記複数の電子部品は、当該筐体の筒軸または椀軸を避けた位置に配置されている
ことを特徴とする照明用光源。 - 前記回路基板は、可撓性を有する板状の部材より成る
ことを特徴とする請求項1に記載の照明用光源。 - 前記回路基板は、平面状に展開した場合に、扇形の形状を有する
ことを特徴とする請求項2に記載の照明用光源。 - 前記発光部と前記口金または前記筐体とを熱的に接続する熱伝導部材をさらに備える
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の照明用光源。 - 前記筐体と前記実装基板とが一体的に形成されている
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の照明用光源。 - 前記筐体は、前記点灯回路ユニットを収容する第1筐体部と、当該第1筐体部の前方側に配され前記発光部を収容する第2筐体部とから成り、
前記第2筐体部の側面には、前記半導体発光素子の出射光を当該第2筐体部外部に漏らす窓部が1つまたは複数設けられている
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の照明用光源。 - 拡散透過性を有し前記発光部の前方側を覆う状態で配されるグローブと、
前記グローブ内に位置するように前記発光部を前記口金または前記筐体に対して支持する支持部材と、を備える
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の照明用光源。 - 前記実装基板は、透光性の部材から成る
ことを特徴とする請求項7に記載の照明用光源。 - 前記半導体発光素子から出射された光の少なくとも一部を、前記実装基板を避けた斜め後方へ指向させる光学部材が配置されている
ことを特徴とする請求項7に記載の照明用光源。 - 前記複数の半導体発光素子は、前記実装基板上に環状に配置されており、
前記光学部材は、前記半導体発光素子と対向する環形状の反射面を有し、当該反射面によって前記半導体発光素子から出射された光の少なくとも一部を、前記実装基板を避けた斜め後方へ指向させる
ことを特徴とする請求項9に記載の照明用光源。 - 前記光学部材は、ビームスプリッタであって、前記反射面に入射した光の一部を、前記実装基板を避けた斜め後方へ指向させ、前記反射面に入射した光の他の一部を前方に向けて透過させる
ことを特徴とする請求項9に記載の照明用光源。 - 前記光学部材には、前記半導体発光素子と対向する箇所に、前記半導体発光素子から出射された光の他の一部を前方へ漏らすための開口部が設けられている
ことを特徴とする請求項9または10に記載の照明用光源。 - 前記支持部材は、前記熱伝導部材を兼ねる
ことを特徴とする請求項7から12のいずれか1項に記載の照明用光源。 - 前記支持部材は、導光部材であり、前記半導体発光素子から後方側に発せられ、前記実装基板を透過した光を斜め後方へ指向させる
ことを特徴とする請求項8に記載の照明用光源。 - 前記回路基板は、筒状の形状を有する
ことを特徴とする請求項1から14のいずれか1項に記載の照明用光源。 - 前記回路基板は、平面視した場合において多角形の1辺を欠いた形状を有する
ことを特徴とする請求項1から14のいずれか1項に記載の照明用光源。 - 前記回路ユニットは、複数の回路基板を有し、当該複数の回路基板は、前記筐体の内周面に沿って並べて配置されている
ことを特徴とする請求項1から14のいずれか1項に記載の照明用光源。 - 前記口金は、前記筐体に取着されている
ことを特徴とする請求項1から17のいずれか1項に記載の照明用光源。
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NENP | Non-entry into the national phase |
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