(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施の形態に係るランプ及び照明装置について、図面を参照して説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。また、各図において、寸法等は厳密には一致しない。
【0019】
(実施の形態1)
まず、本発明の実施の形態1に係るランプ1の概略構成について、説明する。
【0020】
図1A及び
図1Bは、本発明の実施の形態1に係るランプ1の外観を示す斜視図である。具体的には、
図1Aは、ランプ1を斜め上方から見たときの斜視図であり、
図1Bは、ランプ1を斜め下方から見たときの斜視図である。なお、ランプ1の開口はカバーで塞がれているが、当該カバーは透明な部材であるため、
図1Bでは、ランプ1の内部が透けて見えている。
【0021】
これらの図に示すように、ランプ1は、全体形状が円盤状または扁平状のLEDランプである。具体的には、ランプ1は、GH76p形の口金を有するLEDランプである。さらに具体的には、ランプ1は、例えば外径が50mm〜100mm、高さが30mm〜50mmであり、ランプ1が20W型のLEDランプの場合には、例えば外径は90mm、高さは45mmである。
【0022】
また、ランプ1は、照明器具(図示せず)に取り付けられる支持台20と、発光素子が設けられた実装基板40と、支持台20に接続された筐体50とを備えている。
【0023】
なお、
図1Aでは、ランプ1から光を取り出す側(以下、光照射側という)が下側となるように、また、
図1Bでは、光照射側が上側となるように図示されている。以下、本実施の形態では、
図1Aのように、光照射側が下側となるようにLEDランプを配置した状態を基準として、上(上側)及び下(下側)を規定する。
【0024】
また、筐体50の上面(照明器具側の面)には、円周状に5つの貫通孔51(同図では、貫通孔51a〜51e)が形成されている。そして、当該貫通孔51には、照明器具と電気的に接続するための電気接続ピン52が挿入される。なお、同図では、貫通孔51a、51bに電気接続ピン52a、52bが挿入されているが、貫通孔51c〜51eにも、それぞれ電気接続ピン52c〜52e(図示せず)が挿入される。ここで、例えば、電気接続ピン52a、52bは給電用のピンであり、電気接続ピン52c、52dは調光用のピンであり、電気接続ピン52eはアース用のピンである。なお、例えば調光を行わない場合には、貫通孔51c、51dは形成されず、電気接続ピン52c、52dは挿入されない。
【0025】
次に、本発明の実施の形態1に係るランプ1の詳細構成について、説明する。
【0026】
図2及び
図3は、本発明の実施の形態1に係るランプ1の構成を示す図である。具体的には、
図2は、ランプ1を上下方向に切断した場合の断面の概略図であり、
図3は、ランプ1を分解した場合の各構成要素を示す図である。
【0027】
これらの図に示すように、ランプ1は、熱伝導シート10、支持台20、充填部材30、実装基板40、筐体50、固定用ネジ60、回路基板70、反射鏡80及び透光性カバー90を備えている。
【0028】
熱伝導シート10は、支持台20を介して伝達される実装基板40からの熱を照明器具側に逃がす伝熱性のシートである。具体的には、熱伝導シート10は、ゴムまたは樹脂製のシートであり、例えばシリコンシートまたはアクリルシートである。
【0029】
支持台20は、照明器具に接続される部材である。具体的には、支持台20の上部には例えばGH76p形の口金構造が形成され、照明器具に取り付けられ固定される。
【0030】
また、支持台20は、実装基板40が取り付けられる台座であって、実装基板40の光照射側とは反対側に配置されている。また、支持台20は、アルミニウムなどの熱伝導性が高い材料で構成することが好ましい。
【0031】
充填部材30は、支持台20と実装基板40との間に配置された、支持台20と実装基板40との間の空間を埋める部材である。つまり、充填部材30は、支持台20と実装基板40との間に挟まれた場合に、支持台20と実装基板40との間の空間の形状に対応した形状になる柔らかい材質の部材である。
【0032】
ここで、充填部材30は、実装基板40と支持台20とを熱的に接続する熱伝導シートであるのが好ましい。また、充填部材30は、実装基板40と支持台20とを絶縁する絶縁シートであるのがさらに好ましい。具体的には、充填部材30は、ゴムまたは樹脂製のシートであり、例えばシリコンシートまたはアクリルシートである。
【0033】
このように、充填部材30は、実装基板40と支持台20とを熱的に接続する熱伝導シートであれば、実装基板40からの熱を支持台20へ効率よく伝達して、当該熱を照明器具側へ逃がすことができる。また、充填部材30は、支持台20と実装基板40との間の空間を埋める部材であるため、実装基板40からの熱を支持台20へ効果的に伝達することができる。
【0034】
また、充填部材30は、実装基板40と支持台20とを絶縁する絶縁シートであれば、例えば実装基板40が金属製の基板の場合には、実装基板40と支持台20とが電気的に接続されるのを防止することができる。
【0035】
なお、充填部材30は、支持台20と実装基板40との間の空間を埋める部材であればよく、上記のようなシート状の部材には限定されない。例えば、充填部材30は、グリスなど液状の部材などであってもよい。
【0036】
実装基板40は、発光部である半導体発光素子等の発光素子が設けられた基板である。具体的には、実装基板40には、LEDチップが実装されている。実装基板40は、例えば、平板状で構成されており、LEDチップが搭載される一方の面と支持台20に対して熱的に接続可能な他の面とを有している。なお、実装基板40に設けられている発光部の詳細な説明については、後述する。
【0037】
また、実装基板40は、熱伝導性が高い材料で構成することが好ましく、例えば、アルミナからなるアルミナ基板により構成される。なお、実装基板40としては、アルミナ基板以外に、窒化アルミニウム等のその他のセラミックス基板、アルミ、銅等の金属基板、あるいは、金属板と樹脂基板との積層構造を有するようなメタルコア基板等を用いても構わない。なお、実装基板40は、特許請求の範囲に記載の「基板」に包含される。
【0038】
筐体50は、ランプ1の光照射側を囲う平盤状で円筒形状の筐体である。具体的には、筐体50は、上部が、固定用ネジ60によって支持台20に固定されており、下部には、透光性カバー90が取り付けられている。そして、筐体50の内方には、充填部材30、実装基板40、回路基板70及び反射鏡80が配置されている。筐体50は、PBT(ポリブチレンテレフタレート)などの絶縁性を有する合成樹脂からなる樹脂筐体で構成される。
【0039】
また、筐体50は、
図1Aに示したように、実装基板40に実装されたLEDチップを発光するための電力を受電する受電部である電気接続ピン52を有する。つまり、給電用の電気接続ピン52は、交流電力を受電し、受電した交流電力は、リード線を介して回路基板70に入力される。なお、筐体50の構成の詳細な説明については、後述する。
【0040】
固定用ネジ60は、筐体50を支持台20に固定するためのネジである。なお、筐体50と支持台20とは、ネジによって固定されることには限定されない。例えば、筐体50と支持台20とが互いに嵌合する部位を有しており、当該部位で嵌合することで、筐体50が支持台20に接続されることにしてもよいし、接着剤等によって筐体50が支持台20に接着されることにしてもよい。
【0041】
回路基板70は、実装基板40に実装されたLEDチップを発光させるための電源回路基板である。回路基板70は、円形状の開口が形成された円盤状(ドーナツ形状)の基板であり、筐体50の内方かつ反射鏡80の外方に配置されている。そして、筐体50の内方かつ反射鏡80の外方のスペースに、回路基板70に実装された回路素子(電子部品)が配置されている。
【0042】
また、回路基板70は、筐体50の内方の上部に配置されているため、例えば電解コンデンサやチョークコイル等のサイズが大きい回路素子は回路基板70の下面側に配置されるのが好ましい。なお、本実施の形態では、回路基板70は、筐体50の内方かつ反射鏡80の外方に配置されている形態を示したが、その配置箇所は特に限定されるものではなく、適宜設計すればよい。
【0043】
なお、回路基板70は、筐体50の内方かつ反射鏡80の外方に配置されている形態においては、サイズが大きい回路素子は、回路基板70の外側に配置されるのがより好ましい。
図2に示すように、反射鏡80が下に向かって拡径する形状の場合、回路基板70の内側に形成される空間よりも回路基板70の外側に形成される空間のほうが大きくなるためである。
【0044】
具体的には、回路基板70には、給電用の電気接続ピン52から受電した交流電力を直流電力に変換するための回路素子(電子部品)などが実装されている。つまり、回路基板70の入力部と給電用の電気接続ピン52とがリード線等によって電気的に接続されており、また、回路基板70の出力部と実装基板40の発光部とがリード線等によって電気的に接続されている。回路基板70によって変換された直流電力は、給電端子を介して実装基板40の発光部に供給される。
【0045】
反射鏡80は、実装基板40の光照射側に配置され、発光部から照射される光を反射する光学部材である。つまり、反射鏡80は、実装基板40に設けられた発光部から出射する出射光を反射して下方に照射する。具体的には、反射鏡80は、実装基板40の下方かつ筐体50の内方に配置され、下方に向かって内径が漸次拡大するように形成された円筒形状の部位を有している。
【0046】
また、反射鏡80は、絶縁性を有する白色の合成樹脂材料によって構成されている。反射鏡80の材質は、ポリカーボネートが好ましいが、ポリカーボネートには限定されない。なお、反射率を向上させるために、反射鏡80の内面に反射膜をコーティングしても構わない。なお、反射鏡80は、特許請求の範囲に記載の「反射部」に包含される。
【0047】
透光性カバー90は、筐体50の内部に配置された部材を保護するために筐体50の下面に取り付けられた平盤状の有底円筒形状部材である。透光性カバー90は、接着剤、複数のリベットまたはネジ等によって、筐体50の下面に固定されている。また、透光性カバー90は、実装基板40に設けられた発光部から出射する出射光を透光するように、ポリカーボネートなどの光透過率の高い合成樹脂材料によって構成されている。なお、透光性カバー90の内面には、光拡散性を促すための塗料が塗布されていてもよい。また、透光性カバー90には、蛍光体が含まれていてもよい。この場合、発光部から発せられた光の色を透光性カバー90によって変換することができる。
【0048】
次に、筐体50の構成の詳細について、説明する。
【0049】
図4は、本発明の実施の形態1に係る筐体50の構成を示す斜視図である。具体的には、同図は、筐体50を斜め下方から見たときの斜視図である。
【0050】
同図に示すように、筐体50は、円環状に構成された側面部53と、側面部53の上方に配置され円形状の開口が形成された円盤状の上面部54と、上面部54の開口部内方から上方に突出した固定部55とを備えている。つまり、筐体50は、支持台20側に凹むように形成されている。
【0051】
また、上面部54には、固定用ネジ60を挿入するためのネジ挿入部54a〜54cが形成されている。つまり、3本の固定用ネジ60をネジ挿入部54a〜54cにそれぞれ挿入して、筐体50と支持台20とをネジ止めにより締結する。また、上面部54には、実装基板40に設けられた発光部からのリード線の配置を規制する切り欠き部54dも形成されている。つまり、切り欠き部54dによってリード線の配置が規制されるため、組立作業等を円滑に行うことができる。
【0052】
固定部55は、実装基板40の下方に配置されており、実装基板40に向けて突出した複数の突起状の部位を有している。そして、固定部55は、当該複数の突起状の部位と支持台20とで実装基板40を挟み込むことで、実装基板40を支持台20に固定する。なお、本実施の形態では、固定部55は、5つの突起状の部位を有しているが、当該突起状の部位の個数は限定されない。
【0053】
ここで、固定部55は、3つ以上の当該突起状の部位を有している(または3つ以上の固定部55が備えられている)のが好ましい。これにより、固定部55と実装基板40との接点が3箇所以上になるため、固定部55によって安定して実装基板40を支持台20に固定することができる。
【0054】
次に、支持台20と実装基板40の構成の詳細について、説明する。
【0055】
図5は、本発明の実施の形態1に係る支持台20と実装基板40の構成を示す斜視図である。具体的には、同図は、支持台20及び実装基板40を斜め下方から見たときの斜視図である。
【0056】
同図に示すように、支持台20は、円盤状の板状部材であり、下面部に、実装基板40を位置決めするためのガイド部材21〜24を備えている。つまり、実装基板40が支持台20に載置される際に、ガイド部材21〜24によって、実装基板40の前後左右の4方向が位置決めされる。なお、ガイド部材21〜24は、充填部材30の位置決めも行うことができる。
【0057】
このように、実装基板40が載置される支持台20がガイド部材21〜24を備えていることで、支持台20の正確な位置に実装基板40を容易に載置することができる。
【0058】
また、支持台20には、固定用ネジ60を挿入するためのネジ挿入部25a〜25cが形成されている。ここで、ネジ挿入部25a〜25cは、それぞれ筐体50のネジ挿入部54a〜54cと対応している。つまり、3本の固定用ネジ60を、筐体50のネジ挿入部54a〜54cと支持台20のネジ挿入部25a〜25cとにそれぞれ挿入して、筐体50と支持台20とをネジ止めにより締結する。
【0059】
また、実装基板40には、発光部41が設けられている。発光部41は、実装基板40に実装された複数のLEDチップ(図示せず)と、封止部材(図示せず)とを備えている。LEDチップは、実装基板40の一方の面上にダイボンディング等によって実装される。なお、LEDチップとしては、例えば、中心波長が440[nm]〜470[nm]の青色光を発光する青色発光LEDチップが用いられる。また、封止部材は、LEDチップを封止してLEDチップを保護するとともにLEDチップからの光を波長変換するために、蛍光体を含む樹脂で構成された蛍光体含有樹脂である。封止部材としては、例えば、LEDチップが青色発光LEDである場合、白色光を得るために、YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系の黄色蛍光体粒子をシリコーン樹脂に分散させた蛍光体含有樹脂を用いることができる。これにより、発光部41(封止部材)からは、蛍光体粒子によって波長変換された黄色光と青色LEDチップからの青色光とによって白色光が放出される。
【0060】
また、発光部41の外径は、例えば5mm〜50mmであり、ランプ1が20W型のLEDランプの場合には、発光部41の外径は、例えば20mmである。
【0061】
なお、本実施の形態では、丸型の発光部41を例示したが、本発明において、発光部の形状または構造は丸型のものに限定されない。例えば、角型の発光部を用いてもよい。また、本実施の形態では、給電端子が2つの場合を例示したが、給電端子が一つだけあるような構造でもよい。また、複数のLEDチップの並びは特に限定されず、例えば、LEDチップをライン状に封止したり、マトリックス状に封止したり、円形状に封止したりすることができる。
【0062】
次に、支持台20に筐体50が固定された状態での構成の詳細について、説明する。
【0063】
図6及び
図7は、本発明の実施の形態1に係る支持台20に筐体50が固定された状態での構成を示す図である。具体的には、
図6は、支持台20に筐体50が固定された状態を斜め下方から見たときの斜視図であり、
図7は、支持台20に筐体50が固定された状態で上下方向に切断した場合の断面図である。
【0064】
これらの図に示すように、固定部55が実装基板40の光照射側(下側)に配置されて、固定部55と支持台20とで実装基板40を挟み込むように、支持台20と筐体50とが、3本の固定用ネジ60によって固定される。
【0065】
ここで、固定部55は、実装基板40に斜め方向から当接するように配置されている。つまり、固定部55が垂直方向から実装基板40に当接している場合には、固定部55には垂直方向に弾性力が生じ難いが、固定部55が斜め下方から実装基板40に当接することで、固定部55に対して垂直方向に弾性力が生じる。
【0066】
このように、固定部55は、斜め方向から実装基板40に当接することで、実装基板40に向けて付勢する付勢力が生じ、当該付勢力によって、実装基板40を支持台20に固定する。つまり、固定部55は、実装基板40を支持台20に押し付けることで、実装基板40を支持台20に固定する。なお、この付勢力の大きさは、特に限定されないが、5N以上であることが好ましい。
【0067】
これにより、固定部55には、実装基板40を支持台20に押さえる力が生じるため、固定部55と支持台20とで実装基板40を挟み込むことで、実装基板40を支持台20に確実に固定することができる。
【0068】
なお、本実施の形態では、固定部55は、実装基板40に斜め方向から当接することとしたが、垂直方向から実装基板40に当接している構成でも構わない。この場合、固定部55は、垂直方向に弾性を有する材質であれば、垂直方向から実装基板40に当接していても、上記実施の形態と同様の効果を奏する。
【0069】
また、
図6に示すように、固定部55は、実装基板40の配線を避けて、実装基板40に当接することが好ましい。この場合、固定部55が実装基板40の配線に接触することにより、配線に負荷がかかるのを防止することができる。
【0070】
以上のように、本発明の実施の形態1に係るランプ1によれば、筐体50は、支持台20とで実装基板40を挟み込むことで、実装基板40を支持台20に固定する固定部55を有している。このため、筐体50と支持台20とで実装基板40を挟み込んで、実装基板40を支持台20に固定することができるため、実装基板40を支持台20に固定するために特別な部材は必要としない。したがって、簡易な構成でLED基板を支持台に固定することができる。
【0071】
また、実装基板40を支持台20に固定するために特別な部材は必要としないため、材料コストや組立コストを低減することができ、製品のコストダウンを図ることができる。
【0072】
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2に係る照明装置100について、説明する。
【0073】
図8は、本発明の実施の形態2に係る照明装置100の構成を示す断面図である。なお、本実施の形態に係る照明装置では、上記実施の形態1に係るランプ1を用いている。したがって、同図において、上記実施の形態1で示した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付している。
【0074】
同図に示すように、照明装置100は、例えばダウンライトであり、照明器具101と、上記実施の形態1に係るランプ1とを備えている。照明器具101は、反射板102と放熱部材104とからなりランプ1を覆うように構成された器具本体と、当該器具本体に取り付けられたソケット103とを備えている。
【0075】
反射板102は、上面に円形の開口が形成された略カップ形状であってランプ1の側方を囲うように構成されている。具体的には、反射板102は、上面が円形の開口が形成された円形の平板部で構成され、この平板部の周縁から下方に向かって内径が漸次拡大するように形成された円筒部を備えている。当該円筒部は、光照射側に開口を有し、また、ランプ1からの光を反射するように構成されている。例えば、反射板102は、絶縁性を有する白色の合成樹脂によって構成されている。なお、反射率を向上させるために、反射板102の内面に反射膜をコーティングしても構わない。なお、反射板102は、合成樹脂製のものに限定されず、金属板をプレス加工して形成されたような金属製の反射板を用いてもよい。
【0076】
ソケット103は、GH76p形口金に対応しているものであり、ランプ1に対して交流電力を供給する円盤状の部材である。ソケット103は、上部が反射板102の上面の平板部に形成された開口内方に挿入されるように配置されている。ソケット103の中央には、支持台20の口金形状に対応した形状の開口部が形成されており、この開口部にランプ1を取り付けることで、ランプ1の上面と放熱部材104の下面とを熱的に接続させる。また、ソケット103の下部の筐体50の電気接続ピン52に対応した位置には、電気接続ピン52が挿入される接続孔が形成されている。
【0077】
放熱部材104は、ランプ1から伝達される熱を放熱する部材である。放熱部材104は、反射板102の上面及びソケット103の上面に当接して配置されている。放熱部材104は、アルミニウムなどの熱伝導性が高い材料で構成することが好ましい。
【0078】
なお、ランプ1は、ソケット103に対して着脱可能に取り付けられている。
【0079】
以上のように、本発明の実施の形態2に係る照明装置100によれば、上記実施の形態1に係るランプ1を備えているため、上記実施の形態1と同様の効果を奏する。
【0080】
(変形例)
次に、上述した本発明の実施の形態に係るランプの変形例について、説明する。
【0081】
図9は、本発明の実施の形態の変形例に係る筐体50aの構成を示す斜視図である。具体的には、同図は、支持台20に筐体50aが固定された状態を斜め下方から見たときの斜視図である。
【0082】
同図に示すように、筐体50aは、上記実施の形態1における固定部55に代えて、固定部55aを備えている。つまり、上記実施の形態1における固定部55は、5つの突起状の部位を有していたが、固定部55aは、実装基板40に向けて突出した円筒状の1つの突起状の部位である。
【0083】
また、上記実施の形態1と同様に、固定部55aは、実装基板40の光照射側(下側)に配置されており、支持台20とで実装基板40を挟み込むことで、実装基板40を支持台20に固定する。なお、本変形例の場合には、固定部55aは、弾性部材で形成されているのが好ましい。
【0084】
以上のように、本変形例に係るランプによれば、固定部55aと支持台20とで実装基板40を挟み込むことで、実装基板40を支持台20に固定することができるため、上記実施の形態1と同様の効果を奏する。
【0085】
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係るランプ及び照明装置について説明したが、本発明は、上記実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。
【0086】
つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、上記実施の形態及び上記変形例を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【0087】
例えば、上記実施の形態及びその変形例では、筐体50は、円筒形状部材であることとしたが、これに限らない。例えば、四角柱、五角柱、六角柱あるいは八角柱等の多角柱形状又は円錐台形状で構成しても構わない。
【0088】
また、上記実施の形態及びその変形例では、筐体50と反射鏡80とは別体の部材であることとしたが、筐体50と反射鏡80とが一体に形成されていることにしてもよい。
【0089】
また、上記実施の形態及びその変形例では、充填部材30、実装基板40、回路基板70及び反射鏡80は筐体50の内方に配置されていることとしたが、これらの全部または一部が、筐体50の外方に配置されていることにしてもよい。なお、反射鏡80の一部のみが筐体50の内方に配置されている場合、筐体50の内方に配置されている反射鏡80の当該一部が、特許請求の範囲に記載の「反射部」に相当する。
【0090】
また、上記実施の形態及びその変形例では、支持台20は、口金部分を有していることとしたが、口金部分は必ずしも支持台20と一体物である必要はなく、別体でも構わない。
【0091】
また、上記実施の形態及びその変形例において、発光部41からの光を集光するためのレンズやリフレクタ等の光学部品、または、色調調節のための光学フィルタ等を用いてもよい。但し、これらの部品は、本発明の必須の構成ではない。
【0092】
また、上記実施の形態及びその変形例では、発光素子の一例としてLEDを用いたが、半導体レーザ及び有機EL(Electro Luminescence)等の他の発光素子を用いることも可能である。