特許 6241611 ランプ装置および照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6241611

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】ランプ装置および照明装置

(51)【国際特許分類】

   F21V 17/00 20060101AFI20171127BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20171127BHJP

【ＦＩ】

   F21V17/00 200

   F21S2/00 211

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-33417(P2014-33417)

(22)【出願日】2014年2月24日

(65)【公開番号】特開2015-159042(P2015-159042A)

(43)【公開日】2015年9月3日

【審査請求日】2016年9月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003757

【氏名又は名称】東芝ライテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100062764

【弁理士】

【氏名又は名称】樺澤 襄

(74)【代理人】

【識別番号】100092565

【弁理士】

【氏名又は名称】樺澤 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100112449

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 哲也

(72)【発明者】

【氏名】栗田 貴好

(72)【発明者】

【氏名】小川 光三

(72)【発明者】

【氏名】柴原 雄右

(72)【発明者】

【氏名】武長 拓志

【審査官】 山崎 晶

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１６０２６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２９４０８８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−０６９６９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｖ １７／００ − １７／２０

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｋ ９／２３ − ９／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一端側に開口する凹部、およびこの凹部の内周面からこの凹部内に突出する支持部を有する筐体と；
発光素子およびこの発光素子が実装された基板を有し、前記凹部に配設された発光モジュールと；
一端側の周辺部に前記支持部の一端側に配置されるフランジ部を有し、前記凹部に配置されて前記発光素子から入射する光の配光を制御するレンズと；
前記支持部との間に前記レンズの前記フランジ部を挟持して前記筐体に取り付けられた環状のカバーと；
前記筐体の他端側に配置された給電部と；
前記筐体と前記給電部との間に配置された点灯回路と；
を具備し、
前記レンズは、他端側から突出する脚部を有し、
前記基板は、前記脚部が貫通する貫通孔を有し、
前記筐体は、前記基板を貫通した前記脚部が非接触状態に配置される逃し部を有する
ことを特徴とするランプ装置。

【請求項2】

前記カバーは、前記支持部の近傍で前記筐体に取り付けられる取付部を有する
ことを特徴とする請求項１記載のランプ装置。

【請求項3】

前記カバーの内周部は、前記レンズの前記フランジ部よりも中心側に配置されている
ことを特徴とする請求項１または２記載のランプ装置。

【請求項4】

ソケットと；
前記ソケットに前記給電部が装着される請求項１ないし３いずれか一記載のランプ装置と；
を具備することを特徴とする照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、レンズを用いるランプ装置、およびこのランプ装置を用いる照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、発光素子であるＬＥＤを用いるとともに、このＬＥＤからの光を入射して配光を制御するレンズを用いたランプ装置がある。

【0003】

このようなレンズを用いたランプ装置では、安定した所定の配光特性を得るために、レンズとＬＥＤとの位置関係が重要となっている。

【0004】

レンズとＬＥＤを実装した基板とを当接させて位置決めする構造があるが、基板に負荷が加わり、基板の破損やはんだ付け部分の破損等の虞がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実用新案登録第３１６４２０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

基板に負荷を加えずに、レンズを発光素子に対して確実に位置決め固定することが望まれている。

【0007】

本発明が解決しようとする課題は、レンズを発光素子に対して確実に位置決め固定することができるランプ装置、およびこのランプ装置を用いる照明装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施形態のランプ装置は、筐体、発光モジュール、レンズ、カバー、給電部および点灯回路を備える。筐体は、一端側に開口する凹部、およびこの凹部の内周面からこの凹部内に突出する支持部を有する。発光モジュールは、発光素子およびこの発光素子が実装された基板を有し、凹部に配設する。レンズは、一端側の周辺部に支持部の一端側に配置されるフランジ部を有し、凹部に配置されて発光素子から入射する光の配光を制御する。カバーは、環状で、支持部との間にレンズのフランジ部を挟持して筐体に取り付ける。給電部は、筐体の他端側に配置する。点灯回路は、筐体と給電部との間に配置する。さらに、レンズは、他端側から突出する脚部を有する。基板は、脚部が貫通する貫通孔を有する。筐体は、基板を貫通した脚部が非接触状態に配置される逃し部を有する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、レンズを発光素子に対して確実に位置決め固定することが期待できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１の実施形態を示すランプ装置の断面図である。

【図2】同上ランプ装置の分解状態の斜視図である。

【図3】同上ランプ装置の組立状態の斜視図である。

【図4】同上ランプ装置を用いた照明装置の断面図である。

【図5】第２の実施形態を示すランプ装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、第１の実施形態を、図１ないし図４を参照して説明する。

【0012】

図１ないし図３に、電球形ランプであるランプ装置10を示す。このランプ装置10は、筐体11を備え、さらに、この筐体11の一端側（ランプ装置10の中心軸方向の一端側）に配置される発光モジュール12、レンズ13およびカバー14を備えるとともに、筐体11の他端側に配置されるケース15、給電部としての口金16および点灯回路17を備えている。

【0013】

そして、筐体11は、例えばアルミニウムなど金属材料によって一体形成されている。筐体11の一端側には、一端側へ向けて拡開する略半球形状の本体部19が形成され、筐体11の他端側には、他端側へ向けて開口する円筒部20が形成されている。筐体11は、いわゆるレフランプの形状に近似するように形成されている。

【0014】

筐体11の一端側には、筐体11の一端側に開口する凹部（第１の凹部）21が形成されている。筐体11の他端側には、筐体11の他端側に開口する凹部（第２の凹部）22が形成されている。これら凹部21，22の間に仕切部23が形成されている。

【0015】

凹部21の底部には、仕切部23の一端側の面によって形成される平面状の取付面24が形成されている。凹部21の周囲部には、取付面24から拡開傾斜する傾斜面部25が形成されているとともに、この傾斜面部25から円筒状の側面部26が形成されている。

【0016】

凹部21の側面部26には、ランプ装置10の中心軸へ向けて凹部21内に突出する複数の支持部27が形成されている。支持部27は、リブ形状に形成されており、ランプ装置10の中心軸から放射状に形成されている。支持部27の中心側の側部28は中心軸に沿って形成されており、複数の支持部27の側部28を通る仮想円は取付面24および発光モジュール12より大径に構成されている。さらに、複数の支持部27の側部28の位置は、レンズ13と接触しない位置とされている。また、支持部27の一端側の面には、レンズ13を支持するための支持面29が形成されている。支持面29は筐体11の一端側の端部よりも内側に位置し、すなわち支持面29よりも筐体11の一端側の端部の方が突出されている。本実施形態では、支持部27は、凹部21の周方向の３箇所に等間隔に配置されているが、２箇所あるいは４箇所以上に配置されていてもよい。

【0017】

仕切部23には、発光モジュール12をねじ止めするための複数の取付孔30、および発光モジュール12と点灯回路17とを電気的に接続するための配線を通す配線孔31が形成されている。さらに、仕切部23には、複数の逃し部32が形成されている。本実施形態では、逃し部32は、仕切部23の中心線を中心とする対象位置に一対形成されている。逃し部32は、仕切部23の一端側の面側すなわち取付面24側に窪む円形の窪み部によって形成されている。なお、逃し部32は仕切部23を貫通する円形の孔であってもよい。

【0018】

筐体11の一端側には、カバー14を取り付けるカバー取付部33が形成されている。カバー取付部33には、筐体11の一端側の面に形成された段部34が形成され、この段部34の内周側に環状の突出部35が突設されている。突出部35の外周には、鍔部36が突設されているとともに、この鍔部36と段部34との間に溝部37が形成されている。鍔部36には、溝部37に連通する複数の挿通溝38が形成されている。挿通溝38は、支持部27の位置に対応して支持部27の近傍位置に配置されている。段部34には、筐体11に取り付けたカバー14を係止するための係止溝39が形成されている。係止溝39の中央には突起39aが突設され、突起39aの一側は傾斜面、他側は垂直面にそれぞれ形成されている。

【0019】

また、発光モジュール12は、基板41、およびこの基板41に実装された発光素子42を有している。

【0020】

基板41は、例えばアルミニウム等の金属材料またはセラミック等の絶縁材料で円板状に形成されている。基板41の一端側の面である実装面に絶縁層およびこの絶縁層上に配線パターンが形成され、この配線パターンに発光素子42がはんだ付け等によって電気的に接続されている。基板41の周縁部には、ねじ止め用の取付溝43、および配線用の配線溝44が形成されている。基板41の内側には、レンズ13との位置決めのための貫通孔45が形成されている。本実施形態では、貫通孔45は、基板41の中心軸を中心とする対象位置に一対形成されるが、基板41の中心軸を中心として周方向に等間隔に３つ以上形成してもよい。

【0021】

基板41は、筐体11の取付面24に、例えばシリコーン樹脂やシリコーンゴムなどの絶縁性、熱伝導性および弾性を有する薄いシートである絶縁シートを介して配置されている。そして、図示しない複数のねじにより、基板41が取付面24に対して絶縁された状態で熱的に接続されて固定されている。

【0022】

発光素子42は、素子基板46にＬＥＤ47を搭載するとともにＬＥＤ47をドーム状の透光部材48で覆った砲弾形発光素子が用いられている。素子基板46が基板41に配置されて配線パターンにはんだ付け等によって電気的に接続されている。そして、例えば、ＬＥＤ47は青色光を発し、透光部材48はＬＥＤ47が発した青色光によって励起されて主に黄色光を発する蛍光体を含有している。したがって、発光素子42の表面である透光部材48の表面が発光面となり、この発光面から白色系の照明光が出射される。なお、発光素子42には、ＳＭＤ(Surface Mount Device)パッケージやＣＯＢ(Chip On Board)モジュールを用いてもよく、あるいはＬＥＤ以外の例えば有機ＥＬなどの他の発光素子を用いてもよい。

【0023】

また、レンズ13は、透光性を有する合成樹脂、あるいはガラスなどの部材により形成されている。レンズ13は、発光素子42に対向するレンズ13の他端側に設けられた入射部50、レンズ13の一端側に設けられた出射部51、これら入射部50と出射部51との間の反射部52を備えている。そして、レンズ13は、入射部50から入射した発光素子42の光を略全て出射部51から出射させる全反射型レンズである。

【0024】

レンズ13は、レンズ本体13aを有している。レンズ本体13aは入射部50側から出射部51側へと徐々に拡径するように形成されており、レンズ本体13aの外周面が光を出射部51へと反射させる曲面（回転楕円面、あるいは放物面）状に形成されている。このレンズ本体13aの外周面が反射部52の反射面53として構成されている。また、入射部50は、発光素子42の一部が侵入配置され、その発光素子42からの光を入射する入射凹部54を有している。また、出射部51は、ランプ装置10の中心軸に対して交差（直交）する方向に沿う平面状の出射面55を有している。

【0025】

レンズ13の一端側の周辺部には、すなわち、出射部51（出射面55）の周辺部には、フランジ部56が形成されている。フランジ部56は、複数の支持部27の中心側の側部28を通る仮想円よりも大径で、支持部27の支持面29に配置可能とする。

【0026】

レンズ13の他端側には、複数の脚部57が他端側へ向けて突設されている。すなわち、脚部57は、入射部50よりも外径側で、傾斜状の反射部52の位置から他端側へ向けて突設されている。脚部57は、円柱状に形成されている。本実施形態では、脚部57は、レンズ13の中心軸を中心として対称位置に一対突設されるが、レンズ13の中心軸を中心として周方向に等間隔に３つ以上突設されていてもよい。すなわち、レンズ13の脚部57と、基板41の貫通孔45と、筐体11の逃し部32とが対応していればよい。

【0027】

脚部57の長さは、ランプ装置10の組立状態で、基板41の貫通孔45を貫通し、筐体11の逃し部32に配置されるが、脚部57の先端は筐体11に接触しない長さとされている。また、脚部57の径は、基板41の貫通孔45よりもわずかに小さく、筐体11の逃し部32よりも小さい。なお、逃し部32の径は、脚部57との非接触状態が保たれるように脚部57よりも大きく形成されている。また、レンズ本体13aの反射部52に接続する脚部57の接続位置は、発光素子42のＬＥＤ47に垂直な光軸に対して６０°以上の位置とされている。すなわち、図１の角度θ＝６０°の範囲内の反射部52には脚部57を設けていない。

【0028】

また、カバー14は、透光性を有する材料で、中心に開口部60を有する環状に形成されている。透光性を有する材料としては、レンズ13よりも屈折率が低い材料、または、透過率の高いポリカーボネートが用いられる。透光性を有する材料に拡散材を添加し、カバー14が光拡散性を有するように構成してもよい。

【0029】

カバー14は、環状の前面部61、この前面部61の周辺部に形成された環状の側面部62、および前面部61と側面部62との間に形成された傾斜面部63を有している。

【0030】

前面部61の一端側の面は平面状に形成されている。前面部61の他端側の面にはレンズ13のフランジ部56が嵌り込む窪み部64が形成されている。窪み部64には、フランジ部56の一端側の面に当接する押圧部65が形成されている。窪み部64の周辺部とフランジ部56の周辺部との間は接触せず隙間が形成されている。前面部61の内周部には、前面部61の他端側から一端側へ向けて、すなわち光出射方向へ向けて拡開する傾斜面66が形成されている。前面部61の内周部は、レンズ13のフランジ部56および支持部27よりも中心側に位置しており、レンズ13の出射面55の周辺部を覆っている。

【0031】

側面部62は筐体11の段部34に嵌合される。側面部62の内周面には、筐体11の複数の挿通溝38に対応して複数の取付部67が突設されている。取付部67は、筐体11の挿通溝38を通じて溝部37に対して出し入れ可能で、溝部37に入った状態でカバー14が筐体11に対して回動されることにより、鍔部36に引っ掛かって取り付けられる。

【0032】

側面部62の他端側の面には、取付部67が筐体11の挿通溝38を通じて溝部37に入った位置からカバー14が筐体11に対して所定角度回動されることにより、係止溝39に係止される係止部68が突設されている。係止部68は、係止溝39に嵌り込むことによって、カバー14の装着時の回動方向および装着時とは反対の回動方向とも係止される。そして、係止部68が係止溝39に嵌り込んだカバー14と筐体11との取付状態では、取付部67が支持部27の近傍に位置し、支持部27から周方向に例えば１０°以内に位置する。

【0033】

また、ケース15は、例えばＰＢＴ樹脂などの絶縁材料により、円筒状に形成されている。このケース15は、筐体11の凹部22に取り付けられる円筒状の本体部70、およびこの本体部70の他端側に連続し筐体11の凹部22から突出する口金取付部71を備えている。

【0034】

また、口金16は、一般照明電球用のソケットに接続可能な給電部であり、実施形態ではＥ形口金であり、ケース15の口金取付部71に取り付けられている。

【0035】

また、点灯回路17は、交流電源を所定の直流電源に変換して発光モジュール12の発光素子42に供給する。点灯回路17は、回路を構成する複数の回路素子80が実装された回路基板81を有している。回路基板81は、ケース15の軸方向に沿って挿入されてケース15内にて本体部70ないし口金取付部71に亘って収納されている。点灯回路17の入力側には、口金16がそれぞれ電気的に接続されている。点灯回路17の出力側には発光モジュール12と電気的に接続するための電線が電気的に接続されている。電線は筐体11の配線孔31および基板41の配線溝44を通じて配線される。

【0036】

また、図４には、ランプ装置10を使用する照明装置90を示す。照明装置90は、例えばダウンライトである。照明装置90は、器具本体91を有し、この器具本体91内にソケット92および反射体93が配設されている。ソケット92は、ランプ装置10の口金16が電気的に接続され、ランプ装置10に交流電源を供給可能とする。

【0037】

そうして、ランプ装置10を組み立てる場合には、筐体11の凹部21に発光モジュール12を挿入し、基板41を取付面24にねじ止め固定する。基板41を筐体11に固定した状態では、基板41の貫通孔45が逃し部32に対向配置されている。

【0038】

筐体11の凹部21にレンズ13を挿入し、レンズ13の各脚部57を基板41の各貫通孔45に挿入し、レンズ13のフランジ部56を支持部27上に配置する。

【0039】

このとき、脚部57が基板41を貫通する長さとなるように長く形成されているため、筐体11の凹部21の奥側に位置する基板41の貫通孔45に対して脚部57を容易に挿入することができ、また、貫通孔45に挿入された脚部57がレンズ13の挿入方向をガイドするため、レンズ13が発光素子42に接触するのを防止できる。

【0040】

脚部57を基板41の貫通孔45に挿入することにより、基板41の面に平行な方向において、レンズ13と基板41とが位置決めされ、その結果、レンズ13と発光素子42とが位置決めされる。さらに、レンズ13のフランジ部56を支持部27上に配置することにより、ランプ装置10の中心軸方向において、レンズ13と発光素子42との位置が筐体11を介して位置決めされる。

【0041】

基板41の貫通孔45を貫通した脚部57は、筐体11の逃し部32に侵入するため、筐体11とは接触せず、レンズ13と基板41との位置決めに影響が生じないようにできる。

【0042】

続いて、カバー14の係止部68を筐体11の係止溝39に合わせるとともに各取付部67を筐体11の各挿通溝38に合わせ、カバー14を筐体11およびレンズ13に被着する。これにより、係止部68が係止溝39に入り込むとともに、各取付部67が各挿通溝38を通じて溝部37の位置に入り込み、カバー14の側面部62が筐体11の段部34に嵌り込む。

【0043】

カバー14を筐体11に対して所定の取付方向に回動させることにより、係止部68が係止溝39内を移動するとともに、取付部67が溝部37に移動して鍔部36に引っ掛かる。係止部68が係止溝39内を移動する途中で突起39aの傾斜面に当接し、係止部68が突起39aを乗り越えることにより、係止部68が係止溝39の内壁と突起39aの垂直面との間で係止され、カバー14の取付方向および取付方向とは反対の取外方向への回動が規制される。

【0044】

カバー14を筐体11に取り付けると、カバー14の窪み部64にレンズ13のフランジ部56が嵌り込み、カバー14の押圧部65と支持部27との間でフランジ部56を挟持する。

【0045】

続いて、口金16および点灯回路17を組み込んだケース15を筐体11の凹部22に挿入固定する。なお、ケース15等を先に筐体11に組み込んだ後、発光モジュール12等を筐体11に組み込むようにしてもよい。発光モジュール12および点灯回路17を筐体11に組み込む過程で、発光モジュール12と点灯回路17とを配線によって電気的に接続する。

【0046】

また、ランプ装置10を照明装置90のソケット92に装着して通電すると、点灯回路17により発光モジュール12の発光素子42に点灯電力が供給され、発光素子42が発光する。発光素子42から出射された光は、入射部50からレンズ13に入射するとともにレンズ13の出射面55から所定の配光方向に出射する。

【0047】

レンズ13に入射した光の一部はフランジ部56の付近からカバー14に入射する。カバー14がレンズ13よりも屈折率が低い材料で形成されている場合には、カバー14に入射した光がカバー14内を導光して、カバー14の全体が光り、発光時の意匠性を向上させることができる。カバー14が拡散材を添加したポリカーボネートで形成されている場合には、さらに高い発光時の意匠性向上の効果を得ることができる。

【0048】

カバー14の前面部61の内周部は、レンズ13のフランジ部56および支持部27よりも中心側に位置しており、レンズ13の出射面55の周辺部を覆っている。そのため、レンズ本体13aとフランジ部56との境界付近で光むらが生じる可能性があるが、その光むらをカバー14で隠蔽することができる。

【0049】

カバー14の前面部61の内周部には、前面部61の他端側から一端側へ向けて、すなわち光出射方向へ向けて拡開する傾斜面66が形成されているため、レンズ13から出射する光を遮らないようにして、カバー14による光ロスを最小限に抑えることができる。なお、傾斜面66をレンズ本体13aとフランジ部56の筐体11に跨るように配置することで、光むらの原因となりうる光を傾斜面66でカバー14の外側方向に反射しやすくすることができる。

【0050】

レンズ本体13aの反射部52に接続する脚部57の接続位置では所望の反射が得られないが、その脚部57の接続位置を発光素子42のＬＥＤ47に垂直な光軸に対して６０°以上の位置とすることにより、発光素子42からの光束の割合が少ない位置に脚部57の接続位置を配置し、レンズからの出射効率の低下を低減できる。

【0051】

また、発光時に発光素子42が発生する熱は、主に、基板41から筐体11の仕切部23に熱伝導され、筐体11の外表面から外気中に放熱される。

【0052】

そして、本実施形態のランプ装置10では、筐体11の支持部27とカバー14との間にレンズ13のフランジ部56を挟持するため、筐体11を介して、レンズ13を発光素子42に対して確実に位置決め固定することができる。そのため、ランプ装置10は、安定した所定の配光特性を得ることができる。

【0053】

また、カバー14を筐体11に取り付けた状態では、カバー14の取付部67が筐体11の支持部27の近傍に位置し、すなわち支持部27から周方向に１０°以内に位置する。そのため、支持部27に対向するカバー14の部分が浮き上がるのを防止でき、カバー14でレンズ13のフランジ部56を支持部27に押え込み、レンズ13を筐体11に確実に固定することができる。

【0054】

次に、図５に第２の実施形態を示す。なお、第１の実施形態と同じ構成について同じ符号を用い、その構成および作用効果の説明を省略する。

【0055】

カバー14の前面部61が径方向に凸曲面形状に形成される。このようにカバー14の前面部61が径方向に凸曲面形状であると、前面部61が平面である場合に比べて、カバー14に入射した光をランプ装置の中心軸方向に対して交差する方向に出射しやすくなり、カバー14から広範囲に光を出射させることができる。

【0056】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0057】

10 ランプ装置
11 筐体
12 発光モジュール
13 レンズ
14 カバー
16 給電部としての口金
17 点灯回路
21 凹部
27 支持部
32 逃し部
41 基板
42 発光素子
45 貫通孔
56 フランジ部
57 脚部
67 取付部
90 照明装置
92 ソケット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】