CN103154597A - 光源装置 - Google Patents

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上田泰久
杉田和繁
永井秀男
植本隆在
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Abstract

本发明其目的是提供电路单元的电子部件难于被热破坏,并且,主要是外管的管轴方向的中央区域发光光源装置。光源装置(1)在包含筒状的外管(30)和电源连接部(60)的外围器件(2)内存放作为光源的半导体发光元件(12)、以及用于使该半导体元件(12)发光的电路单元(40),在外管(30)内的管轴方向的中央区域配置有由外表面(51)反射光并使之扩散的光扩散部件(50),在比该光扩散部件(50)靠近电源连接部(60)的位置,以使主射出方向朝向所述光扩散部件(50)的状态,配置有半导体发光元件(12),隔着光扩散部件(50)在与半导体发光元件(12)的相反侧配置有电路单元(40)的至少一部分,并且电路单元(40)的所述一部分以及光扩散部件(50)由共同或各自的支持用具(70)进行支持。

Description

光源装置
技术领域
本发明涉及将LED(发光二极管)等的半导体发光元件作为光源的光源装置,尤其涉及成为高亮度放电灯(HID灯)的代替品的LED光源装置。
背景技术
近年来,以高亮度LED的实用化为契机,将LED模块作为光源的LED光源装置正在普及。作为其一个例子,在专利文献1中公开有成为白炽灯的代替品的LED灯。该LED灯是在包含灯罩和灯座的外围器件内存放有作为光源的LED模块和用于使该LED模块点灯的电路单元的结构,电路单元配置在LED模块和灯座之间以避免妨碍从LED模块射出的光。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2006-313717号公报
发明内容
发明将要解决的技术问题
但是,在如上述的电路单元的配置中,因为在从LED模块到灯座的热传导路径上存在电路单元,所以存在电路单元的电子元件被热破坏、灯的寿命缩短的可能。
特别是在使用LED灯作为比白炽灯高亮度的HID灯的代替品的情况下,为了得到与HID灯同等的亮度而需要增加LED的数量。这样一来,因为LED模块的发热量增大,所以电子元件的热破坏的问题变得更加显著。
另外,HID灯具有接近点光源的配光特性并且主要是外管的管轴方向的中央区域发光的结构,因此如专利文献1所记载的LED灯,采用了灯罩(相当于HID灯的外管)的整体发光的结构,不能得到与HID灯近似的配光特性。
本发明是鉴于如上述的技术问题而完成的,其目的是提供电路单元的电子元件难被热破坏、并且主要是外管的管轴方向的中央区域发光的光源装置。
用于解决技术问题的手段
第一发明的一个形态涉及的光源装置,其在包含筒状的外管和电源连接部的外围器件内存放作为光源的半导体发光元件、以及用于使该半导体元件发光的电路单元,该光源装置的特征在于,在所述外管内的管轴方向的中央区域配置有由外表面反射光并使之扩散的光扩散部件,在比该光扩散部件靠近电源连接部的位置,以使主射出方向朝向所述光扩散部件的状态,配置有所述半导体发光元件,隔着所述光扩散部件在与所述半导体发光元件的相反侧配置有所述电路单元的至少一部分,并且所述电路单元的所述一部分以及光扩散部件由共同或各自分开的支持用具进行支持。
另外,第一发明的另外一个形态涉及的光源装置,其在包含两端开口的筒状的外管和安装在该外管的两端的一对电源连接部的外围器件内存放作为光源的两组半导体发光元件、以及用于使那些半导体发光元件发光的电路单元,该光源装置的特征在于,在所述外管内的管轴方向的中央区域,在所述管轴方向上并列配置有两个由外表面反射光并使之扩散的光扩散部件,在各光扩散部件和最近的电源连接部之间以主射出方向朝向最近的光扩散部件的状态各配置一组所述半导体发光元件,在所述两个光扩散部件之间配置有所述电路单元的至少一部分,并且所述电路单元的所述一部分以及光扩散部件由共同或各自分开的支持用具进行支持。
另外,第一发明的其他形态涉及光源装置,其在包含两端开口的筒状的外管和安装在该外管的两端的一对电源连接部的外围器件内存放作为光源的两组半导体发光元件、以及用于使那些半导体发光元件发光的电路单元,该光源装置的特征在于,在所述外管内的管轴方向的中央区域,配置有内置所述电路单元的至少一部分且由外表面反射光并使之扩散的光扩散部件,隔着该光扩散部件在所述管轴方向的两侧以主射出方向朝向所述光扩散部件的状态各配置一组所述半导体发光元件,并且所述光扩散部件由支持用具进行支持。
第二发明的一个形态涉及的光源装置,其在包含筒状的外管和电源连接部的外围器件内存放作为光源的半导体发光元件、以及用于使该半导体元件发光的电路单元,该光源装置的特征在于,在所述外管内的管轴方向的中央区域配置有使入射的光在波长变换后放射状地射出的、由包含波长变换材料的材料构成且呈块状的光扩散部件,在比该光扩散部件靠近电源连接部的位置以主射出方向朝向所述光扩散部件的状态配置有所述半导体发光元件,隔着所述光扩散部件在与所述半导体发光元件的相反侧配置有所述电路单元的至少一部分,并且所述电路单元的所述一部分以及光扩散部件由共同或各自的支持用具进行支持。
另外,第二发明的其他形态涉及的光源装置,其在包含两端开口的筒状的外管和安装在该外管的两端的一对电源连接部的外围器件内存放作为光源的两组半导体发光元件、以及用于使那些半导体发光元件发光的电路单元,该光源装置的特征在于,在所述外管内的管轴方向的中央区域在所述管轴方向上并列配置有两个使入射的光在波长变换后放射状地射出的、由包含波长变换材料的材料构成且呈块状的光扩散元件,在各光扩散部件和最近的电源连接部之间,以使主射出方向朝向最近的光扩散部件的状态,各配置一组所述半导体发光元件,在所述两个光扩散部件之间配置有所述电路单元的至少一部分,并且所述电路单元的所述一部分以及光扩散部件由共同或各自分开的支持用具进行支持。
发明的效果
第一发明涉及的光源装置在比光扩散部件靠近电源连接部的位置配置有半导体发光元件,因为隔着所述光扩散部件配置在与所述半导体发光元件的相反侧电路单元的至少一部分,所以在从半导体发光元件至电源连接部的热传导路径上不存在电路单元的所述一部分,难于热破坏构成所述一部分的电子部件。因此,光源装置是长寿命。
另外,在外管内的管轴方向的中央区域配置有由外表面反射光并使之扩散的光扩散部件,因为以主射出方向朝向了所述光扩散部件的状态配置半导体发光元件,所以从半导体发光元件射出的光在外管内的管轴方向的中央区域扩散,主要在管轴方向的中央区域发光。因此,具有与HID灯近似的配光特性。
第二发明涉及的光源装置在比光扩散部件靠近电源连接部的位置配置有半导体发光元件,因为是隔着所述光扩散部件在与所述半导体发光元件的相反侧配置有电路单元的至少一部分的结构,所以从所述半导体发光元件至所述电源连接部的热传导路径上不存在所述电路单元的所述一部分,难于热破坏构成所述一部分的电子部件。因此,光源装置是长寿生命。
另外,因为是使入射的光放射状射出的光扩散部件配置在外管内的管轴方向中央区域、并以使主射出方向朝向所述光扩散部件的状态来配置半导体发光元件的结构,所以从所述半导体发光元件射出的光从所述外管内的管轴方向中央区域放射状地射出。因此,具有与HID灯近似的配光特性。
并且,由包含波长变换材料的材料形成光扩散部件,因为是使入射的光在波长变换后射出的结构,所以能够将与从半导体发光元件射出的光不同颜色的光取出到外管外部。因此,通过调整波长变换方式,可适当地设定从光扩散部件放出的光的颜色,因为将确定的光色的半导体发光元件作为共同的部件来使用,并且能够制造与光的颜色不同的各种各样的光源装置,所以有利于光源装置的低成本化。
附图说明
图1是示出第一发明的第一实施方式涉及的光源装置的结构的剖面图。
图2是沿着图1的A-A线的箭头方向看的剖面图。
图3是用于说明外管的中心以及外管的管轴方向的中央区域的图。
图4是用于示出第一发明的第二实施方式涉及的光源装置的结构的剖面图。
图5是示出第一发明的第三实施方式涉及的光源装置的结构的剖面图。
图6是示出第一发明的第四实施方式涉及的光源装置的结构的剖面图。
图7是示出第一发明的第五实施方式涉及的光源装置的结构的剖面图。
图8是示出第一发明的第六实施方式涉及的光源装置的结构的剖面图。
图9是示出第二发明的第一实施方式涉及的光源装置的结构的剖面图。
图10是沿着图1的A-A线的箭头方向看的剖面图。
图11是用于说明光扩散部件的光扩散的模式图。
图12是示出第二发明的第二实施方式涉及的光源装置的结构的剖面图。
图13是示出第二发明的第三实施方式涉及的光源装置的结构的剖面图。
图14是示出第二发明的第四实施方式涉及的光源装置的结构的剖面图。
图15是示出第二发明的第五实施方式涉及的光源装置的结构的剖面图。
具体实施方式
《第一发明》
以下,参照附图对第一发明的实施方式涉及的光源装置进行说明。
<第一发明的第一实施方式>
[概略结构]
图1是示出第一发明的第一实施方式涉及的光源装置的结构的剖面图,图2是沿着图1的A-A线的箭头方向看的剖面图。
如图1所示,第一发明的第一实施方式涉及的光源装置1是成为HID灯的代替品的LED灯,其具有作为光源的LED模块10、搭载了LED模块10的台座20、覆盖LED模块10的外管30、用于使LED模块10发光的电路单元40、用于使从LED模块10射出的光进行扩散的光扩散部件50、以及作为与电路单元40电连接的电源连接部的灯座60。
如果设置其他的表现,光源装置1是在由台座20和外管30和灯座60构成的外围器件2内存放有LED模块10和电路单元40的结构,在外管30内的管轴方向的中央区域配置有由外表面51反射光并使之扩散的光扩散部件50,在比该光扩散部件50接近灯座60侧以将主射出方向朝向光扩散部件50的状态配置LED模块10,隔着光扩散部件50在与LED模块10的相反侧配置电路单元40,并且电路单元40以及光扩散部件50由一对支持用具70支持。
[各部分构成]
(1)LED模块
LED模块10具有安装基板11、作为安装在安装基板11的表面的光源的多个的半导体发光元件12(以下,称为LED12)、以覆盖这些LED12的方式设置在安装基板11上的密封体13。密封体13主要由透光性材料构成,但在需要将从LED12所发出的光的波长变换为规定的波长的情况下,在所述透光性材料中混入变换光的波长的波长变换材料。作为透光性材料例如可使用硅树脂,作为波长变换材料,例如可使用发光体粒子。
在本实施方式中,使用射出蓝色光的LED12、以及由混入将蓝色光波长变换为黄色光的发光体粒子的透光性材料所形成的密封体13,通过密封体13将从LED12射出的蓝色光的一部分波长变换为黄色光,由未变换的蓝色光和变换后的黄色光的混合色所生成的白光从LED模块10射出。
(2)台座
台座20呈一端侧开口其另一端侧闭塞了的有底筒状,具有圆筒状的筒体21、和向该筒体21延伸设置而阻塞该筒体21的电路单元40侧的开口的圆盘状的罩体22。在台座20的电路单元40侧的端部的外周缘,设置有嵌入外管30的开口侧端部31的圆环状的凹入部23,在该凹入部23嵌入外管30的开口侧端部31,并由粘合剂3进行固定,从而台座20和外管30被接合。另外,在台座20的与电路单元40相反侧的端部外嵌有灯座60,由此,筒体21的与电路单元40相反侧的开口被堵塞。
在罩体22的电路单元40侧的主面25上,以将该主射出方向朝向该光扩散部件50的姿势搭载LED模块10。作为将LED模块10搭载到台座20的方法,例如可考虑使用螺纹、粘合剂、以及啮合结构。点灯时在LED12产生的热通过台座20传递到灯座60,并从灯座60向照明设备(未图示)传递。
(3)外管
外管30呈一端侧开口另一端侧闭塞了的有底筒状,具有圆筒状的筒部32、和在该筒部32延伸设置了的半球状的顶部33。外管30形状(类型)没有被特别限定,但在本实施方式中使用模仿直管形的HID灯的外管的直管类型的外管30。另外,外管30不限于一端侧开口另一端侧闭塞了的有底筒状,也可以是两端开口的筒状。
在本实施方式中,外管30无色透明,例如以玻璃、陶瓷、以及树脂等的透光性材料形成。向外管30的内面34入射了的光,未被扩散而透过外管30取出到外部。另外,外管30不需要无色透明也可以是有色透明。另外,也可以设置为如下结构:在外管30的内面34例如实施二氧化硅或白色颜料等的扩散处理,对从LED模块10所产生的光进行扩散。
(4)电路单元
电路单元40具有圆盘状的电路基板41、以及安装在该电路基板41的各种的电子部件42、43,各电子部件42、43配置在与电路基板41的灯座60的相反侧。另外,在附图中仅对一部分的电子部件赋予符号,也存在未赋予符号的电子部件。
电路单元40在由一对支持用具70所支持的状态下配置在外管30的顶部33内。电路基板41通过在一对支持用具70的各自的一端部粘接电路基板41,从而固定在支持用具70。另外,向支持用具70固定电路单元40的方法不限于上述方法,也可以是使用了螺纹或啮合结构的方法。
因为电路单元40被配置在距离LED模块10最远的外管30的顶部33内,所以LED12的热难以传递到电路单元40,电路单元40的电子部件42、43难以被热破坏。
如图1所示,电路基板41被设置为其主面与灯轴Z正交的姿势,并且,在外管30的顶部33为半球状的情况下,优选将较高的电子部件43配置在电路基板41和外管30的间隙比较宽的灯轴Z附近的区域,将较低的电子部件42配置在电路基板41和外管30的间隙比较窄的距离灯轴Z较远的区域。通过该构成,可由外管30的顶部33内更加紧致地存放电路单元40,并能使电路单元40距离LED模块10更远地避开,因此电路单元40的电子部件42、43更难以被热破坏。
(5)光扩散部件
光扩散部件50是在外表面51的至少一部分具有反射光并使之扩散的反射区域的块状的部件,被配置在外管30内。在本实施方式中,光扩散部件50的外观形状是正二十面体,外表面51的全体成为反射区域。
另外,光扩散部件50的外观形状如果是能够由外表面51反射光并扩散的形状即可,不限于正二十面体。例如,也可以是正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体等的正二十面体以外的正多面体。
另外,光扩散部件50的外观形状不限于正多面体,也可以是切顶四面体、切顶六面体、切顶八面体、切顶十二面体、切顶二十面体、斜方二十·十二面体、斜方切顶立方八面体、斜方切顶二十·十二面体、斜方立方八面体、变形立方体以及变形十二面体等的半正多面体。
进而,光扩散部件50的外观形状不限于半正多面体,也可以是正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体以及正二十面体等的正多面体。并且,多面体也可以是立方八面体、二十·十二面体、十二·十二面体、大二十·十二面体、小双层三角二十·十二面体、双层三角十二·十二面体、大双层三角二十·十二面体、四面半六面体、八面半八面体、立方半八面体以及小二十面半十二面体等的准正多面体。
并且,光扩散部件50的外观形状也可以是小星型十二面体、大十二面体、大星型十二面体以及大二十面体等的星型正多面体。并且,光扩散部件50的外观形状可以是小立方立方八面体、大立方立方八面体、立方切顶立方八面体、同样大斜方立方八面体、小菱面体、大切顶立方八面体、大菱面体、小二十·二十·十二面体、小变形二十·二十·十二面体、小十二·二十·十二面体、切顶大十二面体、斜方十二·十二面体、切顶大二十面体、小星型切顶十二面体、大星型切顶十二面体、大双层斜方二十·十二面体以及大双层变形双层斜方十二面体等的通常多面体。
并且,光扩散部件50的外观形状也可以是阿基米德双对、三角洲多面体、约翰逊的立体、星型多面体、范围多面体、平行多面体、等面菱形多面体、复合多面体、复合体、钻孔多面体、达·芬奇星、正四面体环以及扭转正多面体等。
另外,为了在光扩散部件50使光向各方向均一反射,光扩散部件50的外观形状优选为正多面体、半多面体、准多面体、或球体。另外,为了利用光扩散部件50使光向各种各样的方向反射,光扩散部件50的外观形状优选是球状或具有能够得到希望的配光的面的多面体。另外,光扩散部件50不需要外表面51的全体作为反射区域,也可以仅外表面51的一部分成为反射区域。例如可考虑仅将与LED模块10相对向的部分作为反射区域。
光扩散部件50例如可用聚碳酸脂等的树脂材料形成、通过对外表面51的全体实施镜面处理可使外表面51的全体做为反射区域。另外,形成光扩散部件50的材料不限定为树脂材料,也可以是铝等的金属、或玻璃。另外,光扩散部件50也可以如本实施方式所示是中实,也可以为了轻量化设为中空。
光扩散部件50配置在外管30内的LED模块10和电路单元40之间,LED模块10的主射出方向朝向光扩散部件50。由LED模块10所射出的光主要入射到光扩散部件50的外表面51,并由该外表面51向各种各样的方向反射。
如图2所示,LED模块10的密封体13在俯视光源装置1时(从灯座60的相反侧在沿着灯轴Z的方向看光源装置1时,即在图2中从纸面上方向下方看时),位于光扩散部件50的正下面,密封体13被由光扩散部件50完全覆盖。因此,从LED模块10向主射出方向射出的光(图2中向正上方射出的光)能够有效地入射到光扩散部件50的外表面51。另外,从LED模块10向主射出方向射出的光,因为被光扩散部件50遮住而未到达电路单元40,所以不能被电路单元40吸收。
图3是用于说明外管的中心以及外管的管轴方向的中央区域的图。光扩散部件50在外管30内的管轴方向的中央区域以成为光源装置1的光中心的光扩散部件50的中心O(在本实施方式中正二十面体中心。参照图1。)与外管30中心M(参照图3)一致的状态而被配置。另外,在本实施方式中,灯轴Z和外管30的管轴J一致。
在这里,所谓外管30的中心M是指将包含外管30的开口侧端面35的平面和外管30的管轴J的交点设为点P、将外管30的顶部33的外表面36和外管30的管轴J的交点设为点Q的情况下的点P和点Q的中间点。另外,所谓外管30内的管轴方向的中央区域是指将外管30的长度(与点P和点Q之间的距离相同)设为L时,从外管30中心M沿着管轴J,相当于在点P以及点Q的各自的方向离开L的25%(L/4)的、点R和点S之间的区域(在图3中付了格子状的剖面线的区域)。
另外,光扩散部件50不需要其中心O与外管30的中心M一致,但至少优选中心O存在于外管30的管轴方向的中央区域,进一步优选光扩散部件50的整体收纳在管轴方向的中央区域。
返回到图1,光扩散部件50在一对支持用具70之间配置为由那些支持用具70支持的状态。在光扩散部件50的外表面51沿着灯轴Z形成有用于使一对支持用具70啮合的2条啮合槽52、53,在使各支持用具70的一部分与那些啮合槽52、53啮合的状态下,通过向那些啮合部灌入粘接剂从而将光扩散部件50固定于一对支持用具70。因为在两处使用啮合结构以及粘结剂进行固定,所以光扩散部件50难于从一对支持用具70偏离。另外,光扩散部件50针对一对支持用具70的固定方法不限于上述,也可以是使用了螺纹等的东西。
(6)灯座
灯座60是在照明设备安装光源装置1并被点灯时用于从照明设备的插座接受电力。灯座60的种类没有被特别地限定,可使用作为爱迪生类型的E26灯座。灯座60是筒状具有周面成为雄螺纹的壳部61、和在壳部61通过绝缘材料62被安装的小孔部63。
(7)支持用具
各支持用具70例如是玻璃制、金属制、或是树脂制的圆筒状,各自的一端部固定在电路单元40,各自的另一端部以插入被设置在台座20的罩体22的贯通孔26、27的状态,与罩体22粘着。
如图2所示,一对支持用具70以灯轴Z作为中心,隔着LED模块10而被配置在两侧。因此,那些支持用具70难以妨碍从LED模块10射出的光,并且能够平衡良好地支持电路单元40以及光扩散部件50。另外,支持用具70不一定需要两根,也可以是1根,也可以是3根以上。另外,在本实施方式中,由共同的支持用具70支持电路单元40以及光扩散部件50,但支持电路单元40的支持用具和支持光扩散部件50的支持用具也可以是各自分开的支持用具。
另外,通过以透明的材料形成支持用具70,可设置为由光支持用具70难以妨碍从LED12射出的光的结构。另一方面,在由不透明的材料形成支持用具70的情况下,可考虑例如设置为对支持用具70的外表面进行镜面处理等而使反射率提高、难于吸收由支持用具70射出光的结构。
另外,支持用具70也可以不是圆筒状而是方筒状等其他的筒状。并且,也可以不是筒状而是圆柱或角柱等柱状。在支持用具70是柱状的情况下,可考虑在支持用具70缠上后述的电气布线44~47,或使之沿着支持用具70。
电路单元40的输出端子和LED模块10的输入端子通过电气配线44、45进行电连接。电气配线44、45从电路单元40通过一方的支持用具70的内部,从台座20的罩体22向灯座60导出,进而通过设置在罩体22的贯通孔28与LED模块10连接。
电路单元40的输入端子和灯座60之间,通过电气配线46、47被电连接。电气配线46,47,从电路单元40通过另一方的支持用具70内部,导出到比台座20的罩体22靠近灯座60侧。并且,电气配线46通过设置在台座20的筒体21的贯通孔29,与灯座60的壳部61连接。另外,电气配线47通过筒体21的灯座60侧的开口24,与灯座60的小孔部63连接。
另外,在本实施方式中,使用被绝缘覆盖的引线作为电气配线44~47。
也可以通过使电气配线44~47的线径增粗,由这些电气配线44~47支持电路单元40以及光扩散部件50,来代替使用支持用具70。那种情况下,在电气配线44~47固定电路单元40以及光扩散部件50。像这样,可使用电气配线44~47作为支持用具。
[从LED射出的光的光路]
在本实施方式中,光扩散部件50的外表面51的全体是反射面,来自LED模块10的射出光由构成外表面51的多个面(本实施方式的情况下因为是正二十面体所以是20面)向各种各样的方向反射,并由该反射而被扩散。
例如,从LED模块10向电路单元40射出的光Ll,由光扩散部件50的外表面51的某个面反射,而朝向灯座60侧。另外,例如,从LED模块10以另外的角度向电路单元40射出的光L2,由光扩散部件50的外表面51的另外的面反射,而朝向与灯轴Z正交的方向。另外,例如,从LED模块10向着不存在光扩散部件50的方向射出的光L3未入射到光扩散部件50的外表面51,而穿过其横向朝向灯座60的相对面。
这样,朝向各自不同的方向的光Ll~L3,透过外管30而被取出到外部。这种情况下,那些光Ll~L3宛如从光扩散部件50射出,因为以光扩散部件50为中心而放射状地射出,所以能得到与HID灯近似的配光特性。
[散热路径]
在本实施方式中,电路单元40隔着光扩散部件50配置在于LED模块10相反侧,例如,可增加LED12的数量或提高LED12的接通电流。在增加LED12的数量或提高对LED12的接通电流时,LED模块10的发热量增加,但如果在LED模块10和灯座60之间不存在电路单元40,则能缩短LED模块10与灯座60的距离,由此可有效地从LED模块10向灯座60传递热量。
另外,由LED12产生的热量残留在台座20,即使台座20温度上升,因为电路单元40相对LED模块10位于与灯座60相反侧地存放在外管30的内部,所以对电路单元40作用的热负荷小。因此,不需要为了降低台座20的温度而重新设置散热器等的散热单元,不会因散热器等使光源装置1大型化。
并且,通过在外管30内存放电路单元40,因为在LED模块10和灯座60之间不需要确保用于存放电路单元40的空间,所以可使台座20小型化。这种情况下,通过小型化在台座20产生温度上升,但如上述,因为电路单元40不存在于LED模块10和灯座60之间,所以对电路单元40的热的作用减少。
[其他]
在本实施方式中,因为在外管30内存放电路单元40,所以在台座20和灯座60之间不需要存放电路单元40的空间,因为能够使台座20小型化,所以可将光源装置1设置为与HID灯近似的形状以及大小。由此,能使以往的照明设备的安装适合率提高。进而,如果台座20小型化,因为不伴随光源装置1大型化而使外管30大型化,所以能够充分确保在外管30内的存放电路单元40的空间。
<第一发明的第二实施方式>
第一发明的第二实施方式涉及的光源装置,在LED模块和光扩散部件之间,配置有透镜这一点,与第一发明的第一实施方式涉及的光源装置1不同,其中,该透镜使从所述LED模块射出的光聚光到所述光扩散部件。关于其他的结构基本上与第一发明的第一实施方式涉及的光源装置1相同。因此,仅对上述不同点进行说明,省略对于其他结构的说明。另外,对于与第一发明的第一实施方式相同的部件,按原样使用与第一发明的第一实施方式相同的符号。
图4是示出第一发明的第二实施方式涉及的光源装置的结构的剖面图。如图4所示,第一发明的第二实施方式涉及的光源装置100具有LED模块10、台座20、外管30、电路单元40、光扩散部件50、灯座60、以及支持用具70,在LED模块10与光扩散部件50之间配置有透镜101。
透镜101是用于将从LED模块10射出的光聚集在扩散部件50的外表面51的透镜,在本实施方式中是双面凸透镜。通过透镜101,从LED模块10射出的光变为与灯轴Z平行的平行光。另外,透镜101不限于双面凸透镜,也可以是是单面凸透镜等。另外,透镜101不限于将从LED模块10射出的光改变为与灯轴Z平行的平行光的透镜,只要是使光聚集在光扩散部件50的外表面51这样的透镜即可。
如果设置为如本实施方式这样的结构,将本来由双点划线所示以未入射到光扩散部件50的外表面51的角度射出的光L4由透镜101改变方向而使之入射到外表面51。因此,可将更多的光聚集在光扩散部件50,并由光扩散部件50的外表面51是更多的光扩散。另外,因为增加朝向灯座60侧的光的量,所以能对照明设备的反射镜(未图示)等有效地聚集光。
<第一发明的第三实施方式>
第一发明的第三实施方式涉及的光源装置,在LED模块和灯座之间,配置有凹面反射镜这一点,与第一发明的第一实施方式涉及的光源装置1不同,其中,该凹面反射镜由与光扩散部件相对向的凹形状的反射面使从所述LED模块射出的光聚光到所述光扩散部件。对于其他的结构基本上与第一发明的第一实施方式涉及的光源装置1相同。因此,仅对上述不同点进行说明,省略对于其他结构的说明。另外,对于与第一发明的第一实施方式相同的部件,按原样使用与第一发明的第一实施方式相同的符号。
图5是示出第一发明的第三实施方式涉及的光源装置的结构的剖面图。如图5所示,第一发明的第三实施方式涉及的光源装置200具有LED模块10、台座20、外管30、电路单元40、光扩散部件50、灯座60、以及支持用具70,在LED模块10和灯座60之间配置有凹面反射镜201。
凹面反射镜201具有凹形状的反射面202,凹面反射镜201以反射面202朝向光扩散部件50的方式被安装在台座20的罩体22的电路单元40侧的主面25。在反射面202的中央区域搭载有LED模块10,从LED模块10入射到反射面202的光被聚光到光扩散部件50的外表面51。
在凹面反射镜201中,在与台座20的贯通孔26、27对应的位置,设置有用于使贯通支持用具70贯通的贯通孔203、204,并且在与台座20的贯通孔28对应的位置,设置有用于使电气配线44、45通过的贯通孔205。
如果设置为如本实施方式的结构,则可使本来朝向由双点划线示出的侧方(与主射出方向正交的方向或与其接近的方向)射出的光L5,由凹面反射镜201的反射面202改变方向入射到外表面51。因此,可使更多的光聚集在光扩散部件50,并能使更多的光由光扩散部件50的外表面51使之扩散。另外,将本来由双点划线所示,能够将应从外管30的开口侧端部31取出的光,暂时聚集在光扩散部件50,而从外管30的管轴方向的中央区域取出。
<第一发明的第四实施方式>
第一发明的第四实施方式涉及的光源装置,在光扩散部件和电路单元的间,配置有凹面反射镜这一点,与第一发明的第一实施方式涉及的光源装置1不同,其中,该凹面反射镜由与所述光扩散部件相对向的凹形状的反射面将从LED射出的光聚光到所述光扩散部件。对于其他的结构基本上与第一发明的第一实施方式涉及的光源装置1相同。因此,仅对上述不同点进行说明,省略对其他结构的说明。另外,对于与第一发明的第一实施方式相同的部件,按原样使用与第一发明的第一实施方式相同的符号。
图6是示出第一发明的第四实施方式涉及的光源装置的结构的剖面图。如图6所示,第一发明的第四实施方式涉及的光源装置300具有:LED模块10、台座20、外管30、电路单元40、光扩散部件350、灯座60、以及支持用具70,在光扩散部件350和电路单元40之间配置有凹面反射镜301。
凹面反射镜301具有凹形状的反射面302,以使反射面302朝向光扩散部件350的方式,由粘接剂固定在电路单元40的电路基板41的灯座60侧的主面。另外,在凹面反射镜301设置有用于使支持用具70贯通的贯通孔303、304,支持用具70贯通那些贯通孔303、304,与电路单元40的电路基板41粘接。
反射面302从沿着灯轴Z的方向看,比电路单元40的电路基板41大,从LED模块10朝向电路基板41的光L6入射到反射面302,由反射面302聚集到光扩散部件50的外表面351。
光扩散部件350比第一发明的第一实施方式涉及的光扩散部件50小一圈尺寸,从LED模块10射出的光的一部分不入射到光扩散部件350的外表面351,而易于入射到凹面反射镜301的反射面302。另外,在光扩散部件350未形成有第一发明的第一实施方式涉及的光扩散部件50这样的啮合槽52、53,光扩散部件350在外表面351上的两个位置由粘接剂352、353固定在一对支持用具70。
如果设置为如本实施方式的结构,将从LED模块10射出、未入射到光扩散部件350的外表面351而朝向凹面反射镜301的反射面302的光L6,由反射面302使之反射,并能使之入射到与在光扩散部件350的外表面351的LED模块10相反侧的反射区域。因此,能够使在与光扩散部件350的外表面351的LED模块10的相反侧的反射区域更加闪亮,其结果,因为能以光扩散部件50为中心放射状地使光扩散,所以能够进一步得到与HID灯近似的配光特性。
<第一发明的第五实施方式>
第一发明的第五实施方式涉及的光源装置,在光源装置作为两灯座形类型的点,以及,隔着电路单元配置有2个光扩散部件这点,与第一发明的第一实施方式涉及的光源装置1很大的不同。以下,仅对与第一发明的第一实施方式涉及的光源装置1较大地不同点进行详细地说明,对于共同点省略说明或简单地说明。
[概略结构]
图7是示出第一发明的第五实施方式涉及的光源装置的结构的剖面图。如图7所示,第一发明的第五实施方式涉及的光源装置400是成为两灯座形的HID灯的代替品的LED灯,具有作为光源的一对LED模块410、搭载了那些LED模块410的一对台座420、在两端设置了那些台座420的外管430、用于使那些LED模块410发光的电路单元440、与那些LED模块410相对向配置的一对光扩散部件450、以及作为与电路单元440电连接的一对电源连接部的灯座460。
根据另外的表现,光源装置400具有如下结构:在由两端开口的筒状的外管430和安装在该外管430的两端的一对灯座460构成的外围器件401内存放作为光源的一对LED模块410、和用于使那些LED模块410发光的电路单元440。在外管430内的管轴方向的中央区域,在所述管轴方向并列配置有由外表面451反射光并使之扩散的光扩散部件450,在各光扩散部件450和最近的灯座460之间以主射出方向朝向最近的光扩散部件450的状态各配置有一个LED模块410,在所述两个光扩散部件450之间配置一个电路单元440,并且由两根支持用具470支持电路单元440以及光扩散部件450。
[各部分结构]
(1)LED模块
各LED模块410的结构是与第一发明的第一实施方式涉及的LED模块10大致相同,具有安装基板411、作为安装在安装基板411的表面的光源的多个LED412(一组LED)、以及以覆盖那些LED412的方式设置在安装基板411上的密封体413。在本实施方式中,使用射出蓝色光的LED412、以及由混入了将蓝色光波长变换为黄色光的发光体粒子的透光性材料形成了的密封体413,从LED模块410射出白光。
(2)灯座
各台座420呈一端开口另一端闭塞了的有底筒状,具有两侧开口的圆筒状的筒体421、和向该筒体421延伸设置并堵塞电路单元440侧的开口的圆盘状的罩体422。在各台座420的电路单元440侧的端部的外周缘设置有用于嵌入外管430的端部431的圆环状的凹入部423,在凹入部423嵌入端部431并由粘合剂固定,由此可在外管430的双方的端部431安装一对台座400。
在各台座420的电路单元440侧的开口424插入灯座460的一端部,该灯座460由粘合剂、螺纹、啮合结构等被固定在台座420。另外,在各台座420的罩体422的电路单元440侧的主面425以主射出方向与灯轴Z平行的姿态搭载有各自的LED模块410。
(3)外管
外管430是两端侧开口的筒状。外管430形状(类型)未被特别地限定,但在本实施方式中使用模仿直管形的HID灯的外管的直管类型的外管430。另外,在本实施方式中,外管430是无色透明,射入到外管430的内面432的光未被扩散而透过外管430被取出到外部。在本实施方式中,灯轴Z与外管430的管轴(未图示)一致。另外,外管430不需要无色透明,也可以是有色透明。另外,也可以设置为如下结构:在外管430的内面432例如实施二氧化硅或白色颜料等的扩散处理,从LED模块410所产生的光被扩散。
(4)电路单元
电路单元440具有圆盘状的电路基板441、以及安装在该电路基板441的各种的电子部件442、443,各电子部件442、443被分散到电路基板441的两主面444、445侧来进行配置。另外,在附图中仅对电子部件的一部分赋予符号,但在赋予符号以外也存在电子部件。
电路单元440被配置在外管430内的管轴方向的中央区域。对于管轴方向的中央区域按照由第一发明的第一实施方式说明了的内容。
电路单元440由2根支持用具470从两面444、445侧进行支持,在一方的主面444粘结有一方的支持用具470的前端部,在另一侧的主面445粘结有另一方的支持用具470的前端侧。因此,电路单元440成为由2根支持用具470从灯轴Z方向两侧进行支持的状态。另外,支持电路单元440的支持用具470根数不限于两根,也可以是一根或三根以上。另外,对支持用具470的电路单元440的固定方法不限于粘接,也可以是使用螺纹或啮合结构的方法。
(5)光扩散部件
各光扩散部件450是在外表面451的至少一部分具有反射光并使之扩散的反射区域的块状的部件,隔着电路单元440配置在灯轴Z方向两侧。在本实施方式中,光扩散部件450的外观形状是正二十面体,外表面451的全体成为反射区域。另外,光扩散部件450的外观形状如果由外表面451反射光并能扩散的形状,则不限于正二十面体。从各LED模块10射出的光主要入射到最近的光扩散部件450的外表面451,并由该外表面451反射而向各种各样的方向射出。
各光扩散部件450以各自由一根支持用具470支持的状态,全都被配置在外管430内的管轴方向的中央区域配置。另外,各光扩散部件450优选各自的中心O存在于外管430的管轴方向的中央区域,更加优选双方的光扩散部件450的全体收纳在管轴方向的中央区域内。另外,支持各光扩散部件450的支持用具470不限于一根,也可以是两根以上。进而,各光扩散部件450也可以由对电路单元440进行支持的支持用具470之外的支持用具来支持。
各光扩散部件450的外表面451沿着灯轴Z形成有用于与支持用具470嵌合的一条啮合槽452,在各光扩散部件450的啮合槽452嵌入支持用具470的一部分并由粘合剂固定,从而由各自不同的支持用具470来支持各光扩散部件450。另外,光扩散部件450向支持用具470的固定方法不限于粘接,也可以是使用了螺纹和啮合结构的方法。
(6)灯座
灯座460是在照明设备安装光源装置400并使之点灯时,从照明设备的插座接受电力。灯座460种类未被特别地限定,但在本实施方式中使用作为管脚类型的FC2灯座。灯座460是在端子板461安装金属端子棒462,在端子板461的电路单元440侧设置有与电路单元440的输入端子电连接的连接端子463。
(7)支持用具
各支持用具470例如是玻璃制、金属制、或树脂制的直管,与电路单元440粘接的一端部的相反侧的另一端部,以插入设置在台座420的罩体422的贯通孔426的状态与罩体422粘接。那些支持用具470与灯轴Z平行,并且以两根支持用具470以通过一根虚拟轴这样的姿势来进行配置。
将电路单元440的输出端子和LED模块410的输入端子进行电连接的一对电气配线444、445与LED模块410的数量对应地存在两组,那些电气配线444、445通过按照各组不同的支持用具470的内部,向各自不同的台座420侧导出,进而通过设置在那些台座420的罩体422的贯通孔427,与各自不同的LED模块410连接。
将电路单元440的输入端子与各灯座460进行电连接的一对电气配线446、447通过各自不同的支持用具470的内部,向各自不同的台座420侧导出,连接到在那些台座420安装的灯座460的连接端子463。
另外,也可以设置为以下的结构:使用线径粗的电气配线444~447,由电气配线444~447支持电路单元440以及光扩散部件450,来代替使用支持用具470。
[从LED射出的光的光程]
在本实施方式中,从各LED模块410向电路单元440射出的光由最近的光扩散部件450的外表面451反射,而宛如从各光扩散部件450射出,因为以各光扩散部件450为中心放射状地射出,所以能得到与HID灯近似的配光特性。尤其是,对两个光扩散部件450从灯轴Z方向两侧照射LED模块410的光,因此从那些光扩散部件450朝向灯轴Z方向两侧充分地且均等地射出光。
[散热路径]
在本实施方式中,因为在LED模块410和灯座460之间不存在电路单元440,所以与第一发明的第一实施方式涉及的光源装置1相同,对电路单元440作用的热负荷小。因此,能够增加LED412的数量或提高对LED412的接通电流。另外,不需要设置散热器等的散热单元,光源装置400未大型化。并且,能够使台座420小型化。
<第一发明的第六实施方式>
第一发明的第六实施方式涉及的光源装置与在光扩散部件是1个这点、以及在所述光扩散部件内置有电路单元这点,与第一发明的第五实施方式涉及的光源装置400不同。对于其他的结构基本上与第一发明的第五实施方式涉及的光源装置400相同。因此,仅对上述不同点进行说明,省略对于其他的结构的说明。另外,对于与第一发明的第五实施方式相同的部件,按原样使用与第一发明的第一实施方式相同的符号。
图8是示出第一发明的第六实施方式涉及的光源装置的结构的剖面图。如图8所示,第一发明的第六实施方式涉及的光源装置500具有一对LED模块410、一对台座420、外管430、电路单元440、光扩散部件550、一对灯座460、以及一对支持用具470。
光扩散部件550具有与在第一发明的第五实施方式中涉及的光扩散部件450大致相同的外观形状。但是,第一发明的第五实施方式涉及的光扩散部件450是中实,但光扩散部件550是中空,在内部空间收纳有电路单元440。
光扩散部件550的外表面551是全体反射光并使之扩散的反射区域,在外表面551的与一方的LED模块410相对向的反射区域入射从所述一方的LED模块410射出的光,在外表面551的与另一方的LED模块410相对向的反射区域入射从所述另一方的LED模块410射出的光。
如果设置为本实施方式一样的结构,因为光扩散部件550的反射区域更加靠近外管430的中心,所以能得到与HID灯更加近似的配光特性。另外,因为由光扩散部件550遮盖电路单元440,所以光源装置1的美观,尤其在外管430无色透明的情况下有效。进而,因为从LED模块410射出的光几乎未被电路单元440吸收,所以可进一步提高光源装置1的亮度。
<变形例>
以上,基于第一发明的第一~第六实施方式,对本发明涉及的光源装置进行了具体地说明,但本发明的光源装置不限于第一发明的第一~第六实施方式涉及的光源装置。例如,也可以是对第一发明的第一~第六实施方式涉及的光源装置的部分的结构进行适宜组合而成的光源装置。另外,在上述实施方式记载的材料、数值等仅是对优选的情况的例示,但未限定于此。并且,在不脱离本发明的技术的思想的范围的范围内,可对光源装置的结构进行适宜地变更。
另外,在第一发明的第一~第六实施方式中,对于作为半导体发光元件对使用LED的形态进行了说明,但半导体发光元件例如可以是LD(激光二极管),也可以是EL元件(电发光元件)。
进而,可例举如下的变形例。
[LED模块]
(1)安装基板
安装基板可使用树脂基板、陶瓷基板、由树脂板和金属板构成的金属底部基板等现有的安装基板。
(2)LED
在上述实施方式中使用射出蓝色光的LED,但也可以使用射出其他颜色光的LED。另外,在上述实施方式中使用了1种LED,但也可以使用发光颜色不同的多个种类的LED。
(3)密封体
在上述实施方式中,在安装基板上被安装的全部的LED由一个密封体包覆,但例如也可以是以分别的密封体对每个LED进行包覆,也可以将多个的LED分成几个组,按照各组由密封体进行包覆。
同时,上述实施方式,由未混入波长变换材料的透光性材料形成密封体,但也可以由混入了波长变换材料的透光性材料形成密封体,由未混入波长变换材料的透光性材料形成的密封体的表面形成有包含波长变换材料的波长变换层。进而,也可以在LED模块的外部设置包含发光体粒子的荧光板等的波长变换部件,来对从LED模块射出的光进行波长变换。
[外管]
在上述实施方式中,使用了直管类型的外管,但也可以使用其他的类型,例如,也可以使用在管轴方向的中央区域设置有膨胀部的类型的外管。另外,也可以使用与HID灯的外管完全不同的形状的外管。
[电路单元]
在上述实施方式中,是如下的结构:使用在一个电路基板安装多个的电子部件的电路单元,电路单元全体隔着光扩散部件配置在与LED模块相反侧,但也可以是电路单元的一部分配置在比光扩散部件靠近LED模块侧的结构。例如,也可以设置为如下结构:使用在两个电路基板分开安装多个的电子部件的电路单元,一方的电路基板和在该电路基板安装的电子部件与LED模块隔着光扩散部件配置在相反侧,另一方的电路基板和安装在该电路基板的电子部件配置在比光扩散部件靠近LED模块侧。
另外,不需要构成电路单元的全部的电子部件配置在外管内,例如,可以考虑将配置在比光扩散部件靠近LED模块侧的电子部件配置在LED模块和灯座之间。这种情况下,优选在LED模块和灯座之间配置耐热的电子部件。如果成为这样的结构,因为能够使外部的配置的电子元件的体积以及光扩散部件内部空间的容积变小,光扩散部件的可小型化,可得到更加接近点光源的配光特性。
另外,在实施方式等中,电路单元的电路基板以其主面与灯轴Z正交的姿态进行配置,但例如也可以以电路基板的主面与灯轴Z平行的姿态进行配置,也可以以相对灯轴Z倾斜的姿态进行配置。
[电源连接部]
在上述实施方式中使用了爱迪生类型以及管脚类型的灯座,但也可以使用其他的类型的灯座,也可以使用灯座以外的电源连接部。另外,在上述实施方式中灯座和灯座内部为中空,但也可以例如在那里填充传导率比气高的绝缘性的材料。这种情况下,通过该材料,LED模块的热更有效地向灯座传递,因此可提高光源装置的散热特性。另外,作为上述材料,例如可例举硅树脂等。
[其他]
在上述实施方式中,也可以在电路单元和电源连接部之间设置用于将所述电路单元的热量向所述电源连接部传递的热管。例如,也可以使由导热性的好的材料形成了的柱状的热管,以其一端与电路单元热连接、另一端与电源连接部热连接的状态,配置在所述电路单元和所述电源连接部之间。这种情况下,电路单元和电源连接部优选确保绝缘性,以避免通过热管通电。另外,也可考虑通过使电路单元的电路基板与外管接触,通过外管将电路单元的热量传递到电源连接部,来代替设置热管。
<<第二发明>>
以下,对第二发明的实施方式涉及的光源装置一边参照附图一边说明。另外,对于与第一发明相同的部件按原样使用与第一发明相同的符号。
<第二发明的第一实施方式>
[概略构成]
图9是示出第二发明的第一实施方式涉及的光源装置的结构的剖面图,图10是沿着图9的A-A线的箭头方向看的剖面图。
如图9所示,第二发明的第一实施方式涉及的光源装置1001是成为HID灯的代替品的LED灯,具有作为光源的LED模块1010、搭载有LED模块1010的台座20、覆盖LED模块1010的外管30,用于使LED模块1010发光的电路单元40、用于使从LED模块1010射出的光扩散的光扩散部件1050、以及与电路单元40电连接的灯座60。
如果设置为另外的表现,光源装置1001是在台座20、外管30以及灯座60构成的外围器件2内存放了LED模块1010和电路单元40的结构,在外管30内的管轴方向中央区域是由包含波长变换材料1054的材料构成、且呈块状,配置有使入射了的光在波长变换之后发射状地射出的光扩散部件1050,在比该光扩散部件1050靠近灯座60侧以将主射出方向朝向光扩散部件1050的状态配置LED模块1010,隔着光扩散部件1050在与LED模块1010的相反侧配置有电路单元40,并且由一对支持用具70支持电路单元40以及光扩散部件1050。
[各部分结构]
(1)LED模块
LED模块1010具有安装基板1011、作为在安装基板1011的表面安装的光源的多个的LED1012、以及以包覆那些LED1012的方式在安装基板1011上设置的的密封体1013。密封体1013主要由透光性材料构成,但在需要使从LED1012产生的光的波长变换为规定波长的情况下,在所述透光性材料混入使光的波长变换的波长变换材料。作为透光性材料例如可使用硅树脂,作为波长变换材料例如可使用发光体粒子。
在本实施方式中,使用射出蓝色光的LED1012、以及由未混入波长变换材料的无色透明的透光性材料形成了的密封体1013,LED1012的光未由密封体1013进行波长变换,而按原样作为蓝色光从LED模块1010射出。
LED模块1010以与第一发明涉及的LED模块10大致相同的形态,在外管30内搭载于台座20,并且与电路单元40电连接。
(2)光扩散部件
光扩散部件1050是由混入了波长变换材料的透光性材料所形成的球体(中实、外观形状为球状),将入射了的蓝色光的一部分波长变换为黄色光,并将变换后的黄色光和未变换的蓝色光从外表面1051的全体放射状地射出。通过将从光扩散部件1050射出的蓝色光和黄色光进行混色,看起来如同从光扩散部件1050的外表面1051全体放射出白光。
另外,光扩散部件1050不限于球体,只要是从外表面能够放射状射出光的形状即可。例如,光扩散部件1050的外观形状不限于球体,例如,可以是正四面体、正六面体、正八面体、以及正十二面体等的正多面体,也可以是此外的多面体。另外,光扩散部件1050不限于中实的东西,也可以是轻量化、或以在内部存放部件的目的等成为中空。该情况下,为了防止光向内部空间入射所致的光的损失,可考虑将内壁设置为反射面。
为了使光从光扩散部件1050向各方向均一地射出,优选光扩散部件1050的外观形状为正多面体、半多面体、准多面体或球状,特别优选为球状。另外,光扩散部件1050不限于从外表面1051的全体射出光,也可以在不妨碍放射状地射出光的程度下存在光未射出区域。
作为在光扩散部件1050所使用的透光性材料,例如考虑聚碳酸脂等的树脂材料。另外,作为在透光性材料中混入的波长变换材料例如可使用发光体粒子。在本实施方式中,可使用将蓝色光变换为黄色光的发光体。另外,形成光扩散部件1050的材料不限于树脂材料,也可以是玻璃等。
光扩散部件1050配置在外管30内的LED模块1010和电路单元40之间,LED模块1010的主射出方向朝向光扩散部件1050。从LED模块1010射出的光主要入射到光扩散部件1050的外表面1051,在波长变换之后从外表面1051放射状地射出。
如图10所示,LED模块1010的密封体1013,在俯视光源装置1001时(从与灯座60的相反侧向沿着灯轴Z的方向看光源装置1001时,即在图10中从纸面上方向纸面下方看时),位于光扩散部件1050正下面,密封体1013被光扩散部件1050完全覆盖。因此,从LED模块1010向主射出方向射出的光(在图10中向正上方射出的光)有效地入射到光扩散部件1050的外表面1051。另外,从LED模块1010向主射出方向射出的光,因为被光扩散部件1050遮住而未到达电路单元40,也未被电路单元40吸收。
图3是用于说明外管中心以及外管管轴方向中央区域的图。光扩散部件1050在外管30内的管轴方向中央区域,以成为光源装置1001的光中心的光扩散部件1050中心O(在本实施方式中正二十面体的中心。参考图9)与外管30的中心M(参考图3)一致的状态进行配置。另外,在本实施方式中,灯轴Z和外管30的管轴J一致。
在这里,所谓外管30中心M,是在将包含外管30的开口侧端面35的平面和外管30的管轴J的交点设为点P、将外管30的顶部33的外表面36和外管30的管轴的交点设为点Q的情况下,点P和点Q的中间点。另外,所说的外管30内的管轴方向中央区域,是在将外管30的长度(与点P和点Q的距离相同)设为L的情况下,从外管30的中心M,沿着管轴J,向点P以及点Q的各自的方向分别偏离L的25%(L/4)的、与点R和点S之间相当的区域(在图3中赋予了格子状的剖面线的区域)。
另外,对于光扩散部件1050,其中心O未必需要与外管30的中心M一致,但在配光特性上优选至少中心O存在于外管30的管轴方向中央区域,更加优选光扩散部件1050的全体收纳于管轴方向中央区域。
返回到图10,光扩散部件1050在一对支持用具70之间,以由那些支持用具70所支持的状态来进行配置。在光扩散部件1050的外表面1051,沿着灯轴Z形成有用于使一对支持用具70啮合的两条啮合槽1052、1053,以使各支持用具70一部分与那些啮合槽1052、1053啮合的状态,通过在那些啮合部灌入粘合剂,可将光扩散部件1050固定于一对支持用具70。因为使用啮合结构以及粘合剂在两个位置进行固定,所以光扩散部件1050难于从一对支持用具70脱离。另外,光扩散部件1050针对一对支持用具70的固定方法不限定与上述,也可以使用螺纹等的东西。
光扩散部件1050以与第一发明涉及的光扩散部件50大致相同的形态,由支持用具70所支持。另外,也可以通过使电气配线44~47线径变粗,由那些电气配线44~47支持光扩散部件1050,来代替支持用具70。那种情况下,在电气配线44~47固定光扩散部件1050。这样,也能够使用电气配线44~47作为支持用具。
[光扩散部件所致的光扩散]
图11是用于说明光扩散部件所致的光扩散的模式图。如图11所示,在本实施方式中,光扩散部件1050是由混入了波长变换材料1054的透光性材料1055所形成。
从LED模块1010(从图11的下侧)向光扩散部件1050射出的蓝色光,入射到外表面1051,并进入光扩散部件1050内。并且,在光扩散部件1050内的波长变换材料1054间反复地反射,结果进行不规则反射,此后从外表面1051的全体未满遍地,向四方八方放射状地射出。
另外,进入到光扩散部件1050内的蓝色光的一部分由波长变换材料1054波长变换为黄色光。并且,波长变换后的黄色光从波长变换材料1054向四方八方放射状地射出,因此结果上,未从光扩散部件1050的外表面1051的全体满遍地、向四方八方放射状地射出黄色光。
通过从光扩散部件1050射出的蓝色光以及黄色光的混色而生成白光。白光因为将宛如从光扩散部件1050射出的光扩散部件1050为中心放射状地放出,所以能够得到与HID灯近似的配光特性。并且,被发射的光透过外管30被取出到外部。
因为由光扩散部件1050进行波长变换,所以能够将光源装置1001的光颜色设置为与LED模块1010的光颜色不同的颜色。因此,通过对在光扩散部件1050使用的发光体粒子的种类以及量进行调整,可适宜地设定光源装置1001的光颜色。因此,使用特定的光颜色的LED模块1010,并仅对光扩散部件1050使用的发光体粒子的掺合进行变更,可制造光颜色不同的各种各样的种类的光源装置1001。
[散热路径]
在本实施方式中,因为电路单元40与LED模块1010隔着光扩散部件1050配置在相反侧,所以例如能够使LED1012的数量增加或提高对LED1012的接通电流。在增加LED1012的数量或提高对LED1012的接通电流时,LED模块1010的发热量增加,但如果在LED模块1010与灯座60之间不存在电路单元40,则能够缩短LED模块1010与灯座60的距离,由此能够从LED模块1010向灯座60有效地传递热量。
<第二发明的第二实施方式>
第二发明的第二实施方式涉及的光源装置,在LED模块和光扩散部件之间,配置有使从所述LED模块射出的光聚光到所述光扩散部件的透镜这一点,与第二发明的第一实施方式涉及的光源装置1001不同。关于其他的结构基本上与第二发明的第一实施方式涉及的光源装置1001大致相同。因此,仅对于上述不同点进行说明,对于其他的结构省略说明。另外,对于与第二发明的第一实施方式相同的部件,按原样使用与第二发明的第一实施方式相同的符号。
图12是示出第二发明的第二实施方式涉及的光源装置的结构的剖面图。如图12所示,第二发明的第二实施方式涉及的光源装置1100具有:LED模块1010、台座20、外管30、电路单元40、光扩散部件1150、灯座60、以及支持用具70,在LED模块1010与光扩散部件1150之间配置透镜101。
透镜101是用于将从LED模块1010射出的光聚集在光扩散部件1150的外表面1151的透镜,本实施方式是双面凸透镜。从LED模块1010射出的光由透镜101聚集在光扩散部件1150的外表面1151。另外,透镜101不限于双面凸透镜,也可以是单面凸透镜等。另外,透镜101不限于将从LED模块1010射出的光变换为与灯轴Z平行的平行光的透镜,只要是能聚光到光扩散部件1150的外表面1151这样的的透镜即可。
光扩散部件1150比第二发明的第一实施方式涉及的光扩散部件1050小一圈尺寸(外径很小),外表面1151的总面积也比外表面1051的总面积变窄。如果设置为这样的结构,因为能使光从更窄的范围内射出,所以能够得到更加接近点光源的配光特性。另外,在光扩散部件1150未形成有第二发明的第一实施方式涉及的光扩散部件1050这样的啮合槽1052、1053,光扩散部件1150在外表面1151上的两个位置例如以透明的粘合剂1152、1153固定在一对支持用具70。
如果设置为本实施方式这样的结构,将本来以双点划线所示以未入射到光扩散部件1150的外表面1151的角度射出的光L11通过透镜101改变方向而使之入射到外表面1151。因此,能将更多的光聚集在光扩散部件1150,并通过光扩散部件1150能够对更多的光进行波长变换而使之扩散。另外,因为朝向灯座60侧的光的量增加,所以在照明设备的反射镜等(未图示)能有效地聚集光。
<第二发明的第三实施方式>
第二发明的第三实施方式涉及的光源装置,在LED模块和灯座之间,配置有凹面反射镜这一点,与第二发明的第一实施方式涉及的光源装置1001不同,其中,该凹面反射镜由与光扩散部件相对向的凹形状的反射面使从所述LED模块射出的光聚光在所述光扩散部件。对于其他的结构基本上与第二发明的第一实施方式涉及的光源装置1大致相同。因此,仅对上述不同点进行说明,而省略对其他结构的说明。另外,对于与第二发明的第一实施方式相同的部件,按原样使用与第二发明的第一实施方式相同的符号。
图13是示出第二发明的第三实施方式涉及的光源装置的结构的剖面图。如图13所示,第二发明的第三实施方式涉及的光源装置1200具有LED模块1010、台座20、外管30、电路单元40、光扩散部件1150、灯座60、以及支持用具70,在LED模块1010和灯座60之间配置有凹面反射镜201。
凹面反射镜201具有凹形状的反射面202,以使反射面202向着光扩散部件1150的方式安装在台座20的罩体22的电路单元40侧的主面25。在反射面202的中央区域搭载有LED模块1010,从LED模块1010向反射面202入射的光被聚光到光扩散部件1150的外表面1151。
凹面反射镜201在与台座20的贯通孔26、27对应的位置设置有用于贯通支持用具70的贯通孔203、204,并且在与台座20的贯通孔28对应的位置,设置有用于通过电气配线44、45的贯通孔205。
如果设置为如本实施方式这样的结构,能够将本来向着由双点划线示出的这样的侧方(主射出方向和正交的方向或与其接近的方向)射出的光L12由凹面反射镜201的反射面202改变方向使之入射到外表面1151。因此,光扩散部件1150可收集更多的光,由光扩散部件1150的外表面1151可对更多的光进行波长变换并使之扩散。另外,将本来由双点划线所示出应当从外管30的开口侧端部31取出的光暂时集中在光扩散部件1150,并从外管30的管轴方向中央区域取出。
<第二发明的第四实施方式>
第二发明的第四实施方式涉及的光源装置,在光扩散部件和电路单元之间配置有由与所述光扩散部件相对向的凹形状的反射面使从LED射出的光聚光到所述光扩散部件这点,与第二发明的第一实施方式涉及的光源装置1001不同。对于其他的结构基本上与第二发明的第一实施方式涉及的光源装置1001大致相同。因此,仅对于上述不同点进行说明,省略对于其他的结构的说明。另外,对于与第二发明的第一实施方式相同的部件,按原样使用与第二发明的第一实施方式相同的符号。
图14是示出第二发明的第四实施方式涉及的光源装置的结构的剖面图。如图14所示,第二发明的第四实施方式涉及的光源装置1300具有LED模块1010、台座20、外管30、电路单元40、光扩散部件1150、灯座60、以及支持用具70,在光扩散部件1150和电路单元40之间配置有凹面反射镜301。
凹面反射镜301具有凹形状的反射面302,以使反射面302朝向光扩散部件1150的方式,通过粘接剂固定在电路单元40的电路基板41的灯座60侧的主面。另外,在凹面反射镜301设置有用于使支持用具70贯通的贯通孔303、304,支持用具70贯通那些贯通孔303、304,与电路单元40的电路基板41粘接。
反射面302从沿着灯轴Z的方向看,比电路单元40的电路基板41大,从LED模块1010朝向电路基板41的光L13,入射到反射面302,由反射面302聚集在光扩散部件1150的外表面351。光扩散部件1150比第二发明的第一实施方式涉及的光扩散部件1050小一圈尺寸,从LED模块1010射出的光的一部分,未入射到光扩散部件1150的外表面1151而易于入射到凹面反射镜301的反射面302。
如果设置为本实施方式这样的结构,将从LED模块1010射出、未入射到光扩散部件1150的外表面351而朝向凹面反射镜301的反射面302的光L13,由反射面302使之反射后,入射到与光扩散部件1150的外表面351的与LED模块1010相反侧的反射区域。因此,能够使与在光扩散部件1150的外表面351的LED模块1010相反侧的反射区域更发亮,其结果,因为将光扩散部件1150为中心的放射状地使光扩散,所以能得到与HID灯更加近似的配光特性。
<第二发明的第五实施方式>
第二发明的第五实施方式涉及的光源装置在光源装置为两灯座形类型这点以及光扩散部件隔着电路单元被配置为两个这点,与第二发明的第一实施方式涉及的光源装置1001存在很大的不同。在以下,仅对与第二发明的第一实施方式涉及的光源装置1001存在很大不同这点进行详细说明,而对于相同点省略说明或简单地说明。
[概略结构]
图15是示出第二发明的第五实施方式涉及的光源装置的结构的剖面图。如图15所示,第二发明的第五实施方式涉及的光源装置1400是成为两灯座形的HID灯的代替品的LED灯。具有作为光源的一对LED模块1410、搭载那些LED模块1410的一对台座420、在两端设置了那些台座420的外管430,用于使那些LED模块1410发光的电路单元440、与那些LED模块1410相对向配置的一对光扩散部件1450、以及与电路单元440电连接的一对灯座460。
根据另外的表现,光源装置1400具有在两端开口的筒状的外管430和安装在该外管两端的一对灯座460构成的外围器件401内存放有作为光源的一对LED模块1410、以及用于使那些LED模块1410发光的电路单元440的结构,在外管430内的管轴方向中央区域由含有波长变换材料形成且在所述管轴方向并列设置有两个将入射的光进行波长变换后放射状地射出的光扩散部件1450,在各光扩散部件1450和最近的灯座460之间,以将主射出方向朝向最近的光扩散部件1450的状态,各配置有一个LED模块1410,在所述两个的光扩散部件1450之间配置有一个电路单元1440,并且由两根支持用具470支持电路单元440以及光扩散部件1450。
[各部分结构]
(1)LED模块
各LED模块1410的结构是与第二发明的第一实施方式涉及的LED模块1010大致相同,具有安装基板1411、安装在安装基板1411的表面的作为光源的多个的LED1412(一组LED)、以及以包覆那些LED1412的方式设置在安装基板1411上的密封体1413。在本实施方式中,与第二发明的第一实施方式相同,使用射出蓝色光的LED1412、以及由未混入波长变换材料的透光性材料形成的密封体1413,从LED模块1410射出蓝色光。
LED模块1410以与第一发明的LED模块410和大致相同的形态,在外管430内搭载于台座420,并且与电路单元440电连接。
(2)光扩散部件
各光扩散部件1450是由混入了波长变换材料的透光性材料形成的球体(中实,外观形状是球状),使入射的蓝色光的一部分波长变换为黄色光,将变换后的黄色光和未变换的蓝色光从外表面1451的全体放射状地射出。通过对从光扩散部件1450射出的蓝色光与黄色光进行混色,可视为从光扩散部件1450的外表面1451全体放射白光。
各光扩散部件1450是在外表面1451的至少一部分具有反射光并使之扩散的反射区域的球体,隔着电路单元440配置在灯轴Z方向的两侧。另外,光扩散部件1450的形状如果是能够从外表面1451放射状地射出光的形状即可,不限于球体。从各LED模块1010射出的光主要入射到最近的光扩散部件1450的外表面1451,并从外表面1451向各种各样的方向射出。
各光扩散部件1450以分别由一根支持用具470支持的状态,全都配置在外管430内的管轴方向中央区域。另外,各光扩散部件1450优选各自中心O存在于外管430的管轴方向中央区域内,更加优选两者的光扩散部件1450的全体收纳在管轴方向中央区域内。另外,支持各光扩散部件1450的支持用具470不限于一根,也可以是两根以上。并且,各光扩散部件1450也可以由支持电路单元440的支持用具470之外的支持用具进行支持。
在各光扩散部件1450的外表面1451沿着灯轴Z形成用于与支持用具470嵌合的一条啮合槽1452,在各光扩散部件1450的啮合槽1452嵌入支持用具470的一部分并由粘接剂进行固定,从而各光扩散部件1450分别由不同的支持用具470支持。另外,对支持用具470的光扩散部件1450的固定方法不限于粘接,也可以是使用螺纹或啮合结构的方法。
光扩散部件1450以与第一发明涉及的光扩散部件450大致相同的形态通过支持用具470进行支持。另外,也可以设置为使用线径粗的电气配线444~447,由电气配线444~447支持电路单元440以及光扩散部件1450的结构,来代替使用支持用具470。
[从LED射出的光的光程]
在本实施方式中,从各LED模块1410向电路单元440射出的光,由最近的光扩散部件1450进行波长变换之后,从外表面1451的全体未满遍地放射状地射出。光宛如从各光扩散部件1450射出,因为以各光扩散部件1450为中心放射状地射出,所以能得到与HID灯近似的配光特性。尤其是,因为从灯轴Z方向两侧对一对光扩散部件1450照射LED模块1410的光,所以从那些光扩散部件1450向灯轴Z方向两侧充分且均等地射出光。
[散热路径]
在本实施方式中,因为在LED模块1410与灯座460之间不存在电路单元440,所以与第二发明的第一实施方式涉及的光源装置1001相同,对电路单元440作用的热负荷小。因此,能增加LED1412的数量或提高LED1412的接通电流。另外,不需要设置散热器等的散热单元,光源装置1400未大型化。进而,能够使台座420小型化。
<变形例>
以上,基于第二发明的第一~第五实施方式对本发明涉及的光源装置进行具体地说明,但本发明的光源装置不限于第二发明的第一~第五实施方式涉及的光源装置。例如,也可以是将第二发明的第一~第五实施方式涉及的光源装置的部分的结构适宜地组合而构成的光源装置。另外,上述实施方式记载了的材料、数值等只是例示优选的值,不限于此。并且,在不脱离本发明的技术的思想的范围的范围内,可对光源装置的结构加以适宜地变更。
另外,在第二发明的第一~第五实施方式中,作为半导体发光元件对使用LED的形态进行了说明,但半导体发光元件例如可以是LD(激光二极管),也可以是E L元件(电发光元件)。
进而,能举出如下的变形例。
[光扩散部件]
在上述实施方式中,光扩散部件将蓝色光波长变换为黄色光,但也可以将紫色光变换为白光等可视光,也可以将蓝色光以外的颜色的可见光变换为其他的颜色的可见光。另外,不限于将从半导体发光元件射出的光的一部分变换为不同波长的光,也可以是将射出的光的全部变换为不同波长的光。
光扩散部件在将紫色光波长变换为白光的结构的情况下,作为LED模块例如具有不是蓝色光而发出紫外光的LED、以及由未混入波长变换材料的透光性材料形成的无色透明的密封体,使用射出紫外光的LED模块。另外,作为光扩散部件,使用由混入有混合红色发光体粒子、绿色发光体粒子以及浅蓝色发光体粒子的发光体粒子(波长变换材料)的透光性材料形成的光扩散部件。因为各色发光体粒子将紫外光分别变换为红色光、绿色光以及蓝色光,因此由那些红色光、绿色光以及蓝色光的混合色生成白光。即,光扩散部件将紫外光波长变换为白光。
另外,在上述实施方式中,光扩散部件全体具有波长变换功能,但未必需要由含有波长变换材料的材料形成光扩散部件。即,光扩散部件一部分也可以由不包含波长变换材料的材料形成。
[其他]
对于LED模块、外管、电路单元、电源连接部以及热管可考虑与第一发明同样的变形例。
产业上应用的可能性
本发明涉及的光源装置,作为HID灯的代替品能够适宜使用。
标号说明
1,100,200,300,400,500,1001,1100,1200,1300,1400光源装置
2,401外围器件
12,412,1012,1412半导体发光元件
20,420台座
30,430外管
40,440电路单元
44~47,444~447电气配线
50,350,450,550,1050,1150,1450光扩散部件
51,351,451,551,1051,1151,1451外表面
60,460电源连接部
70,470,570支持用具
101透镜
201,301凹面反射镜
202,302反射面

Claims (20)

1.一种光源装置,其在包含筒状的外管和电源连接部的外围器件内存放作为光源的半导体发光元件、以及用于使该半导体元件发光的电路单元,该光源装置的特征在于,
在所述外管内的管轴方向的中央区域配置有由外表面反射光并使之扩散的光扩散部件,在比该光扩散部件靠近电源连接部的位置,以使主射出方向朝向所述光扩散部件的状态配置有所述半导体发光元件,隔着所述光扩散部件在与所述半导体发光元件的相反侧配置有所述电路单元的至少一部分,并且所述电路单元的所述一部分以及光扩散部件由共同或各自分开的支持用具进行支持。
2.如权利要求1所述的光源装置,其特征在于,
所述光扩散部件的外观形状是正多面体、半多面体、准多面体或球体。
3.如权利要求1所述的光源装置,其特征在于,
在所述半导体发光元件和所述光扩散部件之间,配置有透镜,该透镜使从所述半导体发光元件射出的光聚光到所述光扩散部件。
4.如权利要求1所述的光源装置,其特征在于,
在所述半导体发光元件和所述电源连接部之间,配置有凹面反射镜,其中,该凹面反射镜由与所述光扩散部件相对向的凹形状的反射面使从所述半导体发光元件射出的光聚光到所述光扩散部件。
5.如权利要求1所述的光源装置,其特征在于,
在所述光扩散部件和所述电路单元的所述一部分之间,配置有凹面反射镜,其中,该凹面反射镜由与所述光扩散部件相对向的凹形状的反射面使从所述半导体发光元件射出的光聚光到所述光扩散部件。
6.如权利要求1所述的光源装置,其特征在于,
所述半导体发光元件搭载在设置于所述电源连接部的开口侧的台座,所述支持用具是将一端部固定在所述台座的筒状部件,对所述半导体发光元件和所述电路单元的所述一部分进行连接的电气配线、以及对所述电源连接部和所述电路单元的所述一部分进行连接的电气配线,分别通过各自所述支持用具内部来进行配线。
7.如权利要求1所述的光源装置,其特征在于,
所述电路单元的所述一部分隔着所述光扩散部件配置在所述半导体发光元件的相反侧,所述电路单元的剩余的部分被配置在所述电源连接部和所述半导体发光元件之间。
8.一种光源装置,其在包含两端开口的筒状的外管和安装在该外管的两端的一对电源连接部的外围器件内存放作为光源的两组半导体发光元件、以及用于使那些半导体发光元件发光的电路单元,该光源装置的特征在于,
在所述外管内的管轴方向的中央区域,在所述管轴方向上并列配置有两个由外表面反射光并使之扩散的光扩散部件,在各光扩散部件和最近的电源连接部之间以主射出方向朝向最近的光扩散部件的状态各配置一组所述半导体发光元件,在所述两个光扩散部件之间配置有所述电路单元的至少一部分,并且所述电路单元的所述一部分以及光扩散部件由共同或各自分开的支持用具进行支持。
9.如权利要求8所述的光源装置,其特征在于,
所述电路单元的所述一部分被配置在所述两个光扩散部件之间,所述电路单元的剩余的一部分配置在所述一对电源连接部的一方和与该电源连接部最近的所述半导体发光元件之间。
10.一种光源装置,其在包含两端开口的筒状的外管和安装在该外管的两端的一对电源连接部的外围器件内存放作为光源的两组半导体发光元件、以及用于使那些半导体发光元件发光的电路单元,该光源装置的特征在于,
在所述外管内的管轴方向的中央区域,配置有内置所述电路单元的至少一部分且由外表面反射光并使之扩散的光扩散部件,隔着该光扩散部件在所述管轴方向的两侧以主射出方向朝向所述光扩散部件的状态各配置一组所述半导体发光元件,并且所述光扩散部件由支持用具进行支持。
11.如权利要求10所述的光源装置,其特征在于,
所述电路单元的所述一部分内置于所述光扩散部件,所述电路单元的剩余的一部分配置在所述一对电源连接部的一方和与该电源连接部最近的所述半导体发光元件之间。
12.一种光源装置,其在包含筒状的外管和电源连接部的外围器件内存放作为光源的半导体发光元件、以及用于使该半导体元件发光的电路单元,该光源装置的特征在于,
在所述外管内的管轴方向的中央区域配置有将入射的光进行波长变换后放射状地射出的、由包含波长变换材料的材料构成且呈块状的光扩散部件,在比该光扩散部件靠近电源连接部的位置以主射出方向朝向所述光扩散部件的状态配置有所述半导体发光元件,隔着所述光扩散部件在与所述半导体发光元件的相反侧配置有所述电路单元的至少一部分,并且所述电路单元的所述一部分以及光扩散部件由共同或各自的支持用具进行支持。
13.如权利要求12所述的光源装置,其特征在于,
所述光扩散部件是中实且外观形状为球状。
14.如权利要求12所述的光源装置,其特征在于,
在所述半导体发光元件和所述光扩散部件之间,配置有透镜,该透镜使从所述半导体发光元件射出的光聚光到所述光扩散部件。
15.如权利要求12所述的光源装置,其特征在于,
在所述半导体发光元件和所述电源连接部之间,配置有凹面反射镜,该凹面反射镜由与所述光扩散部件相对向的凹形状的反射面将从所述半导体发光元件射出的光聚光到所述光扩散部件。
16.如权利要求12所述的光源装置,其特征在于,
在所述光扩散部件和所述电路单元的所述一部分之间,配置有凹面反射镜,该凹面反射镜由与所述光扩散部件相对向的凹形状的反射面使从所述半导体发光元件射出的光聚光到所述光扩散部件。
17.如权利要求12所述的光源装置,其特征在于,
所述半导体发光元件搭载在设置于所述电源连接部的开口侧的台座,所述支持用具是将一端部固定在所述台座的筒状部件,对所述半导体发光元件和所述电路单元的所述一部分进行连接的电气配线、以及对所述电源连接部和所述电路单元的所述一部分进行连接的电气配线,分别通过所述支持用具内部来进行配线。
18.如权利要求12所述的光源装置,其特征在于,
所述电路单元的所述一部分隔着所述光扩散部件配置在所述半导体发光元件的相反侧,所述电路单元的剩余的部分被配置在所述电源连接部和所述半导体发光元件之间。
19.一种光源装置,其在包含两端开口的筒状的外管和安装在该外管的两端的一对电源连接部的外围器件内存放作为光源的两组半导体发光元件、以及用于使那些半导体发光元件发光的电路单元,该光源装置的特征在于,
在所述外管内的管轴方向的中央区域,在所述管轴方向上并列配置有两个将入射的光进行波长变换后放射状地射出的、由包含波长变换材料的材料构成且呈块状的光扩散部件,在各光扩散部件和最近的电源连接部之间,以使主射出方向朝向最近的光扩散部件的状态,各配置一组所述半导体发光元件,在所述两个光扩散部件之间配置有所述电路单元的至少一部分,并且所述电路单元的所述一部分以及光扩散部件由共同或各自分开的支持用具进行支持。
20.如权利要求19所述的光源装置,其特征在于,
所述电路单元的所述一部分被配置在所述两个光扩散部件之间,所述电路单元的剩余的部分配置在所述一对电源连接部的一方和与该电源连接部最近的所述半导体发光元件之间。
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