照明装置および照明器具

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JP2010055993A
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JP2008221358A
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Inventor
Tsutomu Araki
Hirokazu Otake
寛和 大武
努 荒木
Original Assignee
Toshiba Lighting & Technology Corp
東芝ライテック株式会社
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Abstract

【課題】全方向へ略一様な配光特性が得られると共に、半導体発光素子から発生する熱を放熱することが可能な照明装置および照明器具を提供する。
【解決手段】半導体発光素子11が一面側に実装され、互いにフレキシブル部材12bによって連結された複数の基板12を有し、これら基板をフレキシブル部材の折り曲げにより立体化される光源体13と;立体化された光源体の基板の他面側と接合して光源体を支持する熱伝導部材14aを有する支持体14と;この支持体に設けられた口金部材15とを具備する照明装置10を構成する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、発光ダイオード等の半導体発光素子を光源とした照明装置およびこの照明装置を用いた照明器具に関する。

近年、フィラメント電球に代わって、寿命が長く、また消費電力の少ない半導体発光素子である発光ダイオードを光源とした電球形の照明装置が提案されている。一方、発光ダイオードは光の照射角が狭く、発光ダイオードで電球形の照明装置を構成した場合、白熱電球のような全方向へ一様な配光特性が得られない問題がある。

この問題を解決するため、例えば、特許文献1および2には、発光ダイオードを配置した複数の帯状をなすフレキシブル基板を湾曲させて球状に構成し、この球状に構成されたフレキシブル基板を透明または半透明のカバー(グローブ)内に封入し、全方向への光の照射を可能にしたLED電球が示されている。

また、一方、発光ダイオードは点灯時に発熱量が比較的多く、この温度上昇により発光効率が低下して光束の低下が生じ、所定の照度が得られない問題がある。この問題を解決するため、例えば、特許文献3には、発光ダイオードを配設した実装基板の支持部材に放熱機能をもたせ、この支持部材をバルブ(グローブ)に貫通させ、発光ダイオードの熱を、支持部材を介してグローブの外部に放熱させるLEDランプが示されている。

さらに、例えば、特許文献4には、発光ダイオードを基板の先端側に設け、発光ダイオードを点灯させる回路部品を基板の基端側に配置し、回路部品を効果的に配置することにより、組立を容易にした照明装置が示されている。
特許第4076329号公報 特開2006−244725号公報 特開2004−296245号公報 特開2004−134249号公報

しかしながら特許文献1に示されるものは、フレキシブル基板の球体の外径寸法が、カバー(グローブ)の開口寸法より大きいために、実際には球体をカバー内に挿入することができない。このため、球体はカバーに挿入する前には外径寸法が小さくなるように縮小し、カバー内に挿入した後に開いて球体になるような特殊な構成、例えば、特許文献4の図12〜図14に示す傘のような複雑な構成にしなければならず、構造が複雑化し、しかも組立が煩雑で難しく量産化に適さない問題が生じる。

特許文献2に示されるものは、フレキシブル基板を熱伝導部材に密着させたものであるが、フレキシブル基板の熱伝導が十分でなく、可撓性を有するフレキシブル基板を熱伝導部材に密着した状態を維持するのは困難である。

特許文献3に示されるものは、支持部材をバルブ(グローブ)に貫通させるため、バルブの両端に孔が形成され、しかも孔の一方からは支持部材の一部が突出し、他方の孔からは支持部材の他端およびホルダ等が突出した構成となり、構造が複雑になると共に、支持部材が口金と対向する位置、すなわち、電球の頂部に位置して設けられるためにLEDから放射される光の影となり、器具に対しベースアップ状態で取り付けた場合、下面方向の照度を十分に得ることができない問題が生じる。また、外観形状が白熱電球のシルエットとは、ほど遠い外観形状をなしている。このため、省エネ等のために、既存の白熱電球に替えてLED電球を使用する場合、特にネック部分の大きさが白熱電球のネック部よりかなり大きくなり、照明器具のソケットに装着できなくなる問題、すなわち、LED電球の既存器具への適合率が悪くなる問題がある。

特許文献4に示されるものは、回路部品を効果的に配置することにより組立を容易にしたものであるが、発光ダイオードの放熱構成についての記載がなく、特に、回路部品を基板の基端側に配置しているために、回路部品から発生する熱が基板に伝達され、発光ダイオードの放熱作用が阻害され、発光効率が低下して光束の低下が生じ易くなる恐れがある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、全方向へ略一様な配光特性が得られると共に、半導体発光素子から発生する熱を放熱することが可能な照明装置および照明器具を提供しようとするものである。

請求項1に記載の照明装置の発明は、半導体発光素子が一面側に実装され、互いにフレキシブル部材によって連結された複数の基板を有し、これら基板をフレキシブル部材の折り曲げにより立体化される光源体と;立体化された光源体の基板の他面側と接合して光源体を支持する熱伝導部材を有する支持体と;この支持体に設けられた口金部材と;を具備していることを特徴とする。

本発明によれば、半導体発光素子が一面側に実装され、互いにフレキシブル部材によって連結された複数の基板を有し、これら基板をフレキシブル部材の折り曲げにより立体化される光源体により、白熱電球等に相当する全方向へ略一様な配光特性が得られる。また、立体化された光源体の基板の他面側と接合して光源体を支持する熱伝導部材を有する支持体により、半導体発光素子から発生する熱を効果的に放熱することが可能となる。

本発明において、半導体発光素子は、フィラメントを有しない半導体よりなる発光素子で、例えば発光ダイオードや半導体レーザ等が許容される。基板に配設される半導体発光素子は、例えば、長方形状をなす基板の長手方向に複数個の半導体発光素子が配設されていることが好ましいが、半導体の個数は1個で構成してもよく、基板の形状も正方形、6角形や円形等でもよく、特定の形状には限定されない。

フレキシブル部材によって連結された複数の基板は、例えば、エポキシ樹脂等からなるリジット基板同士がフレキシブルなフイルム状の継ぎ手により接続されたリジットフレキシブル基板で構成されることが適用可能である。特に、基板は、熱伝導性の観点から、アルミニウムや銅等の金属で構成されたものが好ましい。また、フレキシブル部材は、基板の継ぎ手としての作用と基板同士を電気的に接続する機能を有していることが好適であるが、電気的な接続機能を別個のリード線等により補ってもよい。

光源体は、全方向へ略一様な配光特性を簡易な構成で得るために、断面が略正方形または長方形の4角柱に立体化することが好ましいが、3角柱や6角柱等の角柱でもよい。さらに、角柱に限らずいくつかの面があり球形状に近くなるような多面体構造でもよい。また、光源体は2枚以上、複数枚の基板をフレキシブル部材により連結し、フレキシブル部材によって折り曲げることにより立体化されることが好ましいが、両面に発光機能を設けた1枚の基板と、発光機能を有さない専ら支持するための機能しか有さない基板とをフレキシブル部材により連結し、フレキシブル部材によって折り曲げることにより1枚の起立した光源体として立体化されるものであってもよい。さらに、折り曲げは、基板の連結をなすフレキシブル部材のみで折り曲げることが好適である。要は、少なくとも基板の連結をなすフレキシブル部材が折り曲げられるものであればよい。

立体化された光源体の端面、例えば、電球形の照明装置を構成した場合、電球の頂部となる端面にも半導体発光素子を配設した基板を設け、電球の頂部、すなわち、器具に装着した場合に、器具直下の照度を上げるようにすることが好ましいが、立体化された光源体の頂部となる部分に基板を設けることは必要条件ではない。また、立体化される光源体は、グローブで覆うことにより、照明装置の外観形状を白熱電球等のシルエットと同形ないし略同形をなす類似形状にすることが好ましいが、光源体をグローブで覆わずにグローブレスの照明装置を構成するようにしてもよい。この場合、一般に発光ダイオードは輝度が比較的高く、その眩しさを軽減するために、光拡散性を有するカバーで光源体の一部または全部を覆うようにしてもよい。

支持体は、立体化された光源体の基板の他面側と接合して光源体を支持する熱伝導部材を有するもので、立体化される光源体を支持すると共に、半導体発光素子で発生した熱を基板から熱伝導部材を介して放熱させる機能を有し、立体化される光源体を支持する熱伝導部材と、熱伝導部材を支持するためのカバー部材で構成されることが好ましく、特に、熱伝導部材とカバー部材は一体に構成されることが好ましい。また、支持体は、熱伝導性の良好なアルミニウム(Al)、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)の少なくとも一種を含む金属で形成するのが好ましい。この他に、窒化アルミニウム(AlN)、シリコーンカーバイト(SiC)などの工業材料で構成しても、さらには高熱伝導樹脂等の合成樹脂で構成してもよい。

口金部材は、支持体に連結される電気絶縁性を有する連結部材と口金で構成されることが好ましい。口金は、通常使用されるE形と称されるねじ込み形の口金等、一般照明用電球が装着されるソケットに取り付け可能な全ての口金が許容される。さらに口金部材は、コンパクト形蛍光ランプに使用される2本のピン状の端子を有する口金で構成してもよい。

点灯装置は、半導体発光素子を点灯するための点灯回路を有しているが、半導体発光素子を調光するための調光回路を有するものであってもよい。

請求項2に記載の発明は、請求項1記載の照明装置において、前記半導体発光素子を点灯する点灯装置が熱伝導部材の内部に配設されたことを特徴とする。本発明において、点灯装置を構成する回路部品の全てが熱伝導部材の内部に配設されるのであっても、例えば、電解コンデンサ等比較的大きな部品、または、作動時に比較的温度が上昇する部品の一部または全部が口金部材などに配設されたものであってもよい。

請求項3に記載の発明は、請求項1または2記載の照明装置において、前記熱伝導部材は一部が外方に露出していることを特徴とする。本発明において、熱伝導部材が直接外方に露出されたものであっても、支持体を熱伝導部材と共に構成するカバー部材を介し間接的に外方に露出させるものであってもよい。

請求項4に記載の照明器具の発明は、ソケットが設けられた器具本体と;この器具本体のソケットに装着された請求項1ないし3いずれか一記載の照明装置と;を具備することを特徴とする。本発明において、器具本体は天井直付形、天井吊下形または壁面取付形、さらには天井埋込形のダウンライト等であって、本体に制光体としてグローブ、セード、反射体などが取付けられるものであっても、照明装置が露出するものであってもよい。また、照明器具は器具本体に1個の照明装置を取付けたものに限らず、複数個が配設されたものであってもよい。

請求項1記載の発明によれば、半導体発光素子が一面側に実装され、互いにフレキシブル部材によって連結された複数の基板を有し、これら基板をフレキシブル部材の折り曲げにより立体化される光源体により、白熱電球等に相当する全方向へ略一様な配光特性が得られる。また、立体化された光源体の基板の他面側と接合して光源体を支持する熱伝導部材を有する支持体により、半導体発光素子から発生する熱を効果的に放熱することが可能な照明装置を提供することができる。

請求項2記載の発明によれば、半導体発光素子を点灯する点灯装置が熱伝導部材の内部に配設されたので、スペースの有効活用ができ装置の小型化をなすことができる。

請求項3記載の発明によれば、熱伝導部材は一部が外方に露出しているので、熱伝導部材の放熱効果を向上させることができる。

請求項4記載の発明によれば、消費電力の少ない半導体発光素子を光源とした照明器具を構成することができる。

以下、本発明に係る照明装置およびこの照明装置を用いた照明器具の実施形態について図に従い説明する。

本実施例の照明装置10は、電球形の照明装置を構成したもので、その構成は図1に示すように、半導体発光素子11、半導体発光素子を配設した基板12、基板により立体化される光源体13、光源体を支持する支持体14、支持体に設けられる口金部材15、半導体発光素子を点灯する点灯装置16およびグローブ20で構成する。

以下、光源体13を上側、口金部材15を下側にして説明する。半導体発光素子は、発光ダイオード(以下「LED」と称す)で構成し、同一性能を有する複数個、本実施例では、22個のLED11が用意され、この各LEDは、本実施形態では青色LEDチップとこの青色LEDチップにより励起される黄色蛍光体により白色を発光する高輝度、高出力のLEDからなり、さらに、一方向、すなわちLEDの光軸に光線が主として放射される。ここで光軸は、LED11が実装される基板12の面に対して略鉛直方向のことである。

基板12は、図2に示すように、金属製またはエポキシ樹脂製の所定の剛性を有するリジット基板からなる回路基板同士が、本発明のフレキシブル部材を構成するフイルム状のフレキシブル継ぎ手により接続されたリジットフレキシブル基板で構成される。このリジットフレキシブル基板は、中央の略正方形の頂部基板12a1と、頂部基板の各4辺からフレキシブル継ぎ手12bを介して一方の短辺が一体に連結された略同形状の細長矩形状をなす4枚の側部基板12a2からなる。この1枚の頂部基板12a1と4枚の側部基板12a2は、頂部基板12a1を中心とした十字形状になるように展開されて配置される。フレキシブル継ぎ手12bは、ポリイミド製のフイルム状の薄い樹脂によって構成され、樹脂フイルム内部に各基板に印刷された回路と各LED11に接続されるリード線が、外部と電気絶縁されるように一体に内蔵形成されている。

上記のように十字形状に展開され配置された基板12の一面側には、上記22個のLED11が実装される。すなわち、1枚の頂部基板12a1に2個のLED11が、4枚の側部基板12a2にそれぞれ各5個のLED11が実装されて配設される。5個の各LEDは細長矩形状をなす側部基板12a2の長手方向の中心線に沿い、所定の間隔を有して略直線状に配列され、さらに、基板12を展開した状態(図2)で十字形状を構成する直線x−xとy−y方向に沿って各側部基板12a2の5個のLEDが直線状に配列される。頂部基板12a1の2個のLED11は一方の側部基板12a2の直線x−xに沿って配列され、他方の側部基板12a2の直線y−yとは交差する方向に配列される。なお、各基板12に配設されるLEDの間隔寸法は、各基板全てにおいて略均等の所定の間隔を有して配設される。

上記のように基板12に配設された各LEDは、それぞれが、直列、または、並列になるように電気接続がなされ、各基板間はフレキシブル継ぎ手12bに一体に内蔵形成されたリード線を介して接続される。図中12cは、各LED11を接続したリード線の端末(入力端)で後述する点灯装置16の出力端子に接続される。

十字形状に展開され配置された基板12は、図3に示すように、フレキシブル継ぎ手12bを90°の角度に、それぞれ折り曲げることにより立体化されて光源体13が構成される。光源体は、多面体、本実施例では6面体の4角柱をなす筒体に構成され、4枚の側部基板12a2により4角柱の筒体が形成され、4角柱の上端面に頂部基板12a1が位置し、下端面(底部)には基板がなく開口部12dが形成され、リード線の端末12cが1枚の側部基板12a2から引き出された状態に構成される。

上記のように基板12により立体化され4角柱をなす筒体に構成された光源体13は、各基板12の他面側、換言すれば、筒体の内面側に支持体14を接合させて支持される。すなわち、光源体13は、支持体14を筒体の骨組みとして立体化され支持される。図中14cは熱伝導部材14a下端部を折曲して一体に形成した支持脚である。

支持体14は、熱伝導部材14aとカバー部材14bからなる。熱伝導部材14aは、熱伝導性の良好な金属、本実施例ではアルミニウム(Al)からなり、光源体13を構成する筒体を内面から支持するように、各基板12の他面側と接合する外表面を有する中空の多面体構造の部材、本実施例では光源体13の筒体と同様に、上端面が閉塞され下端面(底部)が開口され、光源体より若干小さな4角柱をなす形状に構成する。

上記に構成した熱伝導部材14aは、4角柱に立体化された光源体13の内部空間Sに開口部12dから挿入され、多面体構造の熱伝導部材14aの外表面と各基板12の他面側とを接合させる。なお、その接合面全体、すなわち、頂部基板12a1および4枚の側部基板12a2と、熱伝導部材14aの外表面との間に耐熱性を有し、かつ熱伝導性の良好な、例えば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の接着剤を塗布して強固に密着固定して接合させる。

これにより、支持体14の熱伝導部材14aで各基板12が接合され固着された強固な6面体の4角柱をなす光源体13が構成される。この光源体は、光源である各LED11が、光源体の軸線z−z(図1)を軸心とする十字をなす放射方向(角度90°)に5個ずつが略均等に配置され、頂部に2個のLEDが配置された光源体として構成される。なお、光源体13は、その下方に熱伝導部材14aの支持脚14cが突出し、1枚の側部基板12a2からリード線の端末12cが突出した状態に構成される。また、図5に示すように、4角柱をなす光源体13の最大径寸法、すなわち、正方形をなす頂部基板12a1の対角線上の寸法D1は、後述するグローブ20の開口端部20dの直径寸法D2より小さくなるように構成する(D1<D2)。

上記に構成された光源体13は、熱伝導部材14aと共に支持体14を構成するカバー部材14bに支持される。カバー部材14bは、熱伝導部材14aと同様に熱伝導性の良好な金属、本実施例では、アルミニウム(Al)で椀状をなす形状にアルミダイカスト等により一体に形成する。椀状をなすカバー部材14bは、下方に向けて漸次縮径する逆円錐台状部となし、その開口側に環状の取付段部14b1を形成し、後述するグローブ20の基端側の開口端部20dを嵌合するように構成し、環状の取付段部14b1の外表面が外方に露出される。これにより、熱伝導部材14aは、支持体14を熱伝導部材14aと共に構成するカバー部材14bを介して間接的に外方に露出させる。さらに、椀の内底面は平坦な面に形成して光源体支持部14b2を形成する。

光源体支持部14b2には、上述した光源体13が支持される。すなわち、光源体13は、頂部基板12a1を上側にし、その下方に突出して設けられた支持脚14cを、平坦な面からなる光源体支持部14b2に密着させるように載置して、耐熱性を有し、かつ熱伝導性の良好な、例えば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の接着剤14dを塗布し強固に密着固定する。または、ネジ等の固着手段やスポット溶接等で支持脚14cと光源体支持部14b2が密着するように固着する。これにより、支持体14に光源体13が支持されると共に、各基板12のLED11から発生した熱が、基板12→熱伝導部材14a→カバー部材14bを経由して外気に放熱される熱伝導路が形成される。

さらに、椀状をなすカバー部材14bの光源体支持部14b2には、その中央部に円形の開口部14b3を形成し、さらに取付段部14b1の下方に連続して下方に伸びるリング状の支持部14b4を一体に形成し、カバー部材14bと口金15bを連結するための連結部材15dを嵌合する。

15は口金部材で、口金15bと連結部材15dで構成される。連結部材15dは、耐熱性で電気絶縁性を有する合成樹脂、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)などの耐熱性合成樹脂で、両端に開口径が異なる開口部を形成した円筒状をなす形状に構成し、大きな開口部15d1をリング状の支持部14b4に嵌合し、小さな開口部15d2に口金15bのシェル15b1を嵌合する。連結部材15dと支持部14b4との嵌合部は、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の耐熱性の接着剤を塗布し強固に接着固定する。

口金15bは、商用電源に接続される照明器具のソケットにねじ込んで取付けられるもので、例えば、エジソンタイプのE26形の口金で構成し、ねじ山を備えた筒状のシェル15b1、このシェルの一端側の頂部に絶縁部15b2を介して設けられたアイレット15b3を備えている。シェル15b1は、銅板等の導電性の金属で構成され、その他端開口側を連結部材15dの小さな開口部15d2に被せて嵌合し、かしめなどの手段により固着する。またはシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の耐熱性の接着剤を塗布し強固に接着固定する。この状態で、光源体13の軸線z−zと支持体14および口金部材15の軸線が略一致する。

点灯装置16は、各LED11を点灯制御するための点灯回路パターンを形成したプリント配線基板からなる回路基板16aで構成され、この回路基板を縦方向にして支持体14を構成するカバー部材14bの開口部14b3に形成された一対の縦溝14b5内に嵌入し支持する(図4)。すなわち、カバー部材14bの開口部14b3内面に、その直径方向に対向する一対の縦溝14b5をカバー部材14bの軸方向に形成し、この縦溝内に回路基板16aを縦方向にして幅方向両側縁部を嵌入させて固定する。この際、回路基板16aの幅方向両側縁部と縦溝14b5の間には、熱伝導性を有し、かつ電気絶縁性を有する、例えば、シリコーン樹脂等の接着剤を介在させ、アルミニウムからなるカバー部材14bと回路基板16aの電気的な絶縁を図る。

また、回路基板16aには、片面または両面に回路パターンが形成され、その実装面には、電解コンデンサ等のリード部品やトランジスタ等のチップ部品等、点灯回路を構成するための複数の電子部品16b・・・が実装されている。なお、比較的大きな部品である電解コンデンサ16b1等は、カバー部材14bの軸線z−z方向に向けて装着し、連結部材15dおよび口金15b内に位置するように配置する。これにより、点灯装置16は、立体化される光源体13のデッドスペースとなる熱伝導部材14aの内部空間S内に配設される。また、点灯装置16の部品16bから発生する熱が、回路基板16a→縦溝14b5→カバー部材14bを経由して外気に放熱される熱伝導路が形成される。同時に、電解コンデンサ等大きな部品16b1から発生する熱は、口金15bを介して外気に放熱される経路が形成される。なお、電解コンデンサ等大きな部品16b1と口金15bとを熱伝導性の良好な、例えば、シリコーン樹脂等の熱伝導部材で連結すれば、口金からの放熱効果を一層高めることができる。

また、回路基板16aの出力端子には、光源体13の下方に引き出されたリード線の端末12cが接続され、回路基板16aの入力端子は口金15bの両端子であるシェル15b1、およびアイレット15b3に接続される。これにより、口金15b→点灯装置16→リード線の端末12c→1枚の側部基板12a2→この基板の5個のLED11→フレキシブル継ぎ手12b→頂部基板12a1→頂部基板の2個のLED11→残り3枚の各フレキシブル継ぎ手12b→残り3枚の側部基板12a2→残り3枚の側部基板の各5個、計15個のLEDへの電気回路、すなわち、合計22個全てのLED11への電気回路が形成される。

図中20はグローブで、白熱電球など一般照明用電球などに用いられている横断面が円形のPS形(Pear Shape type)バルブの形状をなし、光源体13を覆うように、厚さが薄いガラスを用い、透明または光拡散性を有する乳白色、ここでは乳白色として、白熱電球など一般照明用電球におけるガラス球形状の滑らかな曲面状に形成されている。すなわち、頂端部20a側に最大径部20bを有する略球状に形成された球状部20cと、基端側の開口端部20d側に球状部の最大径部の直径よりも小径に漸次縮径された縮径部20eからなる略円筒状の根元部を一体に形成する。また、上述したように、グローブ20の開口端部20dの直径寸法D2は、4角柱をなす光源体13の最大径寸法D1より大きく形成する(D2>D1)。

グローブ20は、その基端側の開口端部20dから、光源体13を覆うように被せて挿入し、開口端部20dの縁部をカバー部材14bの取付段部14b1の内側に嵌合し、例えば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの耐熱性の接着剤を塗布し強固に接着固定する。この状態で、光源体13、カバー部材14b、口金15bの軸線z−zがグローブ20の軸線と略一致し、4枚の各側部基板12a2に配設された各LED11とグローブ内壁との距離寸法aが略同一となるように配置され(図4)、これにより、複数のLED11を用いた光源体13を内部に封入した電球形の照明装置10が構成される。

次に、上記に構成された電球形の照明装置の組み立て手順につき、図5に従い説明する。まず、図2のように展開され配置された基板12を、フレキシブル継ぎ手12bを90°の角度に、それぞれ折り曲げることにより6面体の4角柱をなす筒体からなる光源体13を構成し、支持体14を構成する熱伝導部材14aを立体化された光源体13の内部に開口部12dから挿入する。さらに、多面体構造の熱伝導部材14aの外表面と各基板12の他面側とを接合させ、接着剤を塗布して密着固定し、骨組みとなる熱伝導部材14aにより強固に支持された光源体13を構成する。

次に、上記に構成された光源体13と、予め回路部品が実装された点灯装置16との配線作業を行う。すなわち、光源体13から引き出されたリード線の端末12cと回路基板16aの出力端子を半田付け等の手段で接続する。次に、回路基板16aに接続された電解コンデンサ等の大きな部品16b1がカバー部材14bのリング状の支持部14b4から外方に突出するようにしてカバー部材14bの開口部14b3内に挿入し、さらに、カバー部材14bの縦溝14b5内に回路基板16aを縦方向にして、その幅方向両側縁部を嵌入させ接着剤を介して固定する。

次に、光源体13の頂部基板12a1が上方になるように位置させ、熱伝導部材14aの内部空間S内に回路基板16aを収納するようにして、下方の支持脚14cをカバー部材15bの平坦な光源体支持部14b2に密着するようにして載置する。さらに、光源体13の軸線とカバー部材14bの軸線z−zが一致するように位置決めを行い、支持脚14cと光源体支持部14b2との間に接着剤14dを塗布し密着固定する。

次に、カバー部材14bのリング状の支持部14b4に、突出した電解コンデンサ等の部品16b1を覆うようにして連結部材15dを嵌合し、この嵌合部に接着剤を塗布し接着固定する。

次に、回路基板16aの入力端子に接続されている一方のリード線を口金15bのアイレット15b3に接続する。さらに、他方のリード線を連結部材15dの小さな開口部15d2の外周面に形成された口金取付部に配置する。この状態で、シェル15b1の開口部を連結部材15dの小さな開口部15d2の外周面に嵌合してリード線を挟み込み、シェル15b1の開口部外周面から連結部材15dの小さな開口部15d2の外周面に対してかしめを行い、回路基板16aの他方のリード線をシェル15b1に電気的に接続する。

次に、グローブ20をその基端側の開口端部20dから、光源部13を覆うように被せて挿入し、開口端部20dの縁部をカバー部材14bの取付段部14b1の内側に嵌合し、接着剤を塗布して接着固定する。

次に、上記のように構成された電球形の照明装置を光源とした照明器具の構成を説明する。図6に示すように、30は店舗等の天井面Xに埋め込み設置され、白熱電球を光源としたダウンライト式の照明器具で、下面に開口部31aを有する金属製の箱状をなした本体ケース31と、開口部31aに嵌合される金属製の反射体32と、白熱電球の口金をねじ込むソケット33で構成する。反射体32は、例えばステンレス等の金属板で構成し、反射体32の上面板の中央部にソケット33を設置する。

上記に構成された白熱電球用の照明器具30において、省エネのために白熱電球に替えて、上述したLEDを光源とした電球形の照明装置10を使用する。すなわち、電球形の照明装置は、口金15bをE26形に構成してあるので、上記照明器具の白熱電球用のソケット33にそのまま差し込むことができる。これにより、省エネ形のLEDが設置された省エネ形のダウンライトが構成される。

上記に構成されたダウンライトに電源を投入すると、ソケット33から電球形の照明装置10に電源が供給され、口金15bから点灯装置16、さらに、フレキシブル継ぎ手12bから各基板12を介して合計22個のLED11に電力が供給され全てのLEDが同時に点灯する。この際、光源体13、支持体14を構成するカバー部材14b、口金15bの軸線z−zがグローブ20の軸線と略一致し、4枚の各側部基板12a2に配設された各LED11とグローブ内壁との距離寸法aが略同一となるように配置されているので、各LEDから放射される光は、グローブの内面全周囲に向かって略均等に放射される。

また頂部基板12a1に配設された2個のLED11により、グローブ20の頂部20a側にも光が略均等に放射される。また、LED11から発光した光の内、直進せずに周囲方向に拡散した光は、光沢のあるアルミニウムで構成した椀状のカバー部材14bの表面で反射してグローブ内面に向かって光ロスなく放射される。これら作用により、白熱電球に相当する全方向へ略一様な配光特性をもった照明を行うことができる。同時に、光源となる電球形の照明装置10の配光が白熱電球の配光に近似することで、照明器具30内に配置されたソケット33近傍の反射体32への光の照射量が充分に確保され、白熱電球用として構成された反射体32の光学設計通りの器具特性を得ることができる。

また、上記に構成された電球形の照明装置10を点灯すると、各LED11の温度が上昇し熱が発生する。その熱は、各基板12→支持体14を構成する熱伝導部材14a→カバー部材14bを経由する熱伝導路を介し、外気に露出して設けられたカバー部材14bに伝達され放熱される。この際、支持体14を構成する熱伝導部材14aおよびカバー部材14bを熱伝導性の良好なアルミニウムで構成したので、LED11で発生する熱を、伝導ロスを少なくして効果的にカバー部材14bに伝達させることができる。同時にカバー部材14bを外気に露出するように配設したのでカバー部材に伝達された熱を効果的に外部に放熱させることができる。これにより、各LED11の発光効率の低下が抑制され、光束低下による照度の低下を防止することができる。

また、点灯装置16の回路部品16bから発生する熱は、回路基板16aから縦溝14b5を介してカバー部材14bに伝達され放熱されると共に、電解コンデンサ等の大きな部品16b1は口金15b内に挿入され、口金を介して外部に放熱される。これらの放熱作用により点灯装置16の温度上昇が抑制され回路部品16bの信頼性を高めることができる。また、点灯装置16は、4角柱を構成する光源体13のデッドスペースとなる熱伝導部材14aの内部空間S内に配設され、しかも、各基板12と離間して設けたので、回路部品16bと各LED11とが熱的に隔離され、互いに熱的な影響を与え難くなっている。

以上、本実施例によれば、LED11を配設した頂部基板12a1と4枚の側部基板12a2をフレキシブル継ぎ手12bで連結し、頂部基板12a1を中心とした十字形状になるように展開して配置し、フレキシブル継ぎ手12bを90°の角度に、それぞれ折り曲げることにより立体化して4角柱の筒体をなす光源体13を構成したので、各基板12に配設された各LED11から放射される光は、グローブ20の内面に向かって略均等に放射される。これにより、白熱電球に相当する全方向へ略一様な配光特性をもった照明装置を提供することができる。

また、その組立は、単にフレキシブル継ぎ手12bを折り曲げる簡単な作業で、確実に立体化できると共に、電気的な接続も同時に行うことができ量産化に適した照明装置を提供することができる。また、基板12に配設された各LED11は、フレキシブル継ぎ手12bによって、それぞれ電気的な接続がなされるので、フレキシブル継ぎ手12bは、基板12を簡易に立体化させるための機能と電気接続の機能を同時に果たし、構成が簡素化されると共に、一層量産化に適した照明装置を提供することができる。特に、各LED11の電気接続はフレキシブル継ぎ手12bで行うようにしたので、リード線の断線等を防止することもできる。

また、各基板12の継ぎ手12bがフレキシブルになっているので、各基板12および支持体14に製造上の寸法誤差が生じた場合でも、その寸法誤差をフレキシブル継ぎ手の撓みにより十分に吸収することができ、一層量産化に適した照明装置を提供することができる。さらに、フレキシブル継ぎ手12bの撓み具合で基板12の傾斜角度(配置角度)を自由に選択することができるので、例えば、グローブ20の縮径部20eにおける内壁の傾斜角度に合わせた角度で側部基板12a2等を傾斜させて配置させることも可能となり、白熱電球により一層近似した均一な配光特性をもたせることもできる。

支持体14を構成する熱伝導部材14aが、4角柱に立体化された光源体13の骨組みをなすようにしたので、強固な光源体13を構成することができ、輸送時等の振動や落下等による断線などの事故を防止することが可能となる。同時に支持体14を構成する熱伝導部材14aは、熱伝導性の良好なアルミニウムで単に4角柱をなす形状に形成し、その外表面を各基板12の他面側と接合させるようにしたので、構成が簡単になると共に、基板12に配設された各LED11から発生する熱を、基板12を介して熱伝導部材14aに伝達することができる。特に、基板12とは熱伝導性の良好な接着剤で接着固定したので、一層効果的に伝達することができる。これにより、支持体14を上記した光源体13を強固にする骨組みとしての部材と、LED11の放熱のため部材を兼用させることができ、一層構成を簡素化できる。

また、立体化された光源体13を支持する熱伝導部材14aの支持脚14cを、熱伝導性の良好なアルミニウムで構成したカバー部材14bの光源体支持部14b2に密着させるようにして固着したので、各LED11で発生した熱を、熱伝導部材14aから伝導ロスを少なくしてカバー部材14bに伝達させ効果的に外気に放熱させることができる。これら良好な熱伝導作用と放熱作用により、LED11の温度上昇が抑制され光束低下による照度の低下を防止することができる。

点灯装置16の回路部品16bから発生する熱も、カバー部材14bを経由して外気に放熱させることができ、また、電解コンデンサ等の大きな部品16b1から発生する熱は、口金15bを介して外気に放熱されるので、回路部品16bの温度上昇を抑制することができ、部品の信頼性を高めることができる。

点灯装置16は、立体化される光源体13のデッドスペースとなる熱伝導部材14aの内部空間S内に配設したので、点灯装置16を収納のためのスペースを照明装置の軸方向に並べて確保する必要がなく、照明装置の軸線z−z方向の長さが短くなり、スペースの有効活用により装置全体の小型化を達成することができる。同時に、支持体14を構成する熱伝導部材14aおよびカバー部材14bをアルミニウムで構成したので、小型でかつ軽量な照明装置を提供することができる。さらに、点灯装置16は光源体13の内部空間S内に配設され、グローブ20により外部とは遮蔽された空間内に収納されていることから、空気中の塵埃等によるトラッキング現象発生の恐れも防止できる。

光源体13は、乳白色の白熱電球など一般照明用電球におけるガラス球形状の滑らかな曲面状に形成されたグローブ20で覆うようにしたので、各LED11から放射される光が拡散されて、白熱電球と同様にグローブ全体が略均一に光り、全方向への略一様な配光特性を得ることができると共に、LEDから放射される比較的輝度の高い光による眩しさを軽減させることができる。また、消灯時の外観は勿論、点灯時における外観も白熱電球と略同様な外観を呈し、商品性に優れた電球形の照明装置を提供することができる。また、同時に、光源となる照明装置の配光が白熱電球の配光に近似することで、白熱電球用として構成された照明器具30の反射体32の光学設計通りの器具特性を得ることができる。さらに、グローブ20の縮径部20eであるネック部分が太くならないので、既存のソケットに確実に装着することができ、既存器具への適合率を向上させることができる。また、光源体13の頂部にも2個のLED11を配設した頂部基板12a1を設けたので、器具直下の照度も不足することなく十分に得ることができる。

また、4角柱をなす光源体13の最大径寸法D1をグローブ20の開口端部20dの直径寸法D2より小さくなるように(D1<D2)構成したので、光源体13をグローブ20内に、何の障害もなく簡単に挿入することができ、構成が簡単になると共に組立も容易になり、より一層量産化に適した照明装置を提供することができる。

以上本実施例において、頂部基板12a1に設けたLED11を2個で構成したが、グローブ20の内周壁面全体に、より均等に光が放射されるように、基板12の中心に1個のLEDを設けて構成しても、複数個、例えば、3個のLEDの距離が均等に配置されるように、正三角形の線上に配置して構成してもよい。また、複数個のLEDを円の線上に均等に配置して構成してもよい。複数個のLEDは、同一性能を有するものでなく、例えば、上記1個のLEDで構成し光量が不足する場合等において、他のLEDよりも高出力の性能を有するLEDで構成してもよい。各LED11は、白色で構成したが、照明器具の用途に応じ、赤色、黄色、緑色等でも、さらには各種の色を組み合わせて構成してもよい。

さらに、点灯装置16に調光回路を設けてLEDを調光制御するようにしてもよい。また、各LEDを個別に調光制御することにより、例えば、グローブ20の縮径部20eが接近する部分のLEDの出力を低下させるなどして、より白熱電球の配光特性に近似する全方向へ一様な配光特性が得られるように構成してもよい。

支持体14の熱伝導部材14aを各基板12の他面側と接合する外表面を有する中空の多面体構造の部材で構成したが、その外表面に、例えば、通気用の多数の透孔を形成してもよい。また、外表面と各基板12の他面側とを接合させ、各基板12と熱伝導部材14aの外表面との間に接着剤を塗布して接合させたが、他の手段、例えば、バンド等の部材で各基板を外側から締め付け、基板の他側面を多面体構造の熱伝導部材14aの外表面に緊密に密着させて接合させるようにしてもよい。

支持体14を構成するカバー部材14bは、外方に露出する外面部分を、例えば、凹凸若しくは梨地状に形成して表面積を大きくしたり、白色塗装や白色アルマイト処理を施して外面部分の熱放射率を高めるようにしてもよい。さらに、図7に示すように、多数の放熱フィン14eを一体に形成し、表面積をより大きくして、より効果的に熱を放熱させるようにしてもよい。また、白色塗装や白色アルマイト処理を施した場合には、照明装置10を照明器具30に装着して点灯した場合、外面に露出するアルミニウム製のカバー部材14bの反射率が高くなり、器具効率を高めることが可能となり、また外観、意匠的にも良好となり商品性を高めることもできる。

支持体14は、熱伝導部材14aとカバー部材14bを、例えば、アルミニウムで一体に形成して構成を簡素化すると共に、熱の伝導性能を向上させるように構成してもよい。また、熱伝導部材14aの内部空間Sとカバー部材14bにより密閉された中空部を形成し熱交換用の媒体を封入してヒートパイプを構成し、より一層熱の伝導性を向上させるようにしてもよい。熱伝導部材14aとカバー部材14bを一体に形成し場合には、予め光源体として組み立てられた支持体14のカバー部材14bに対して下方から回路基板16aを熱伝導部材14aの内部空間S内に挿入し、回路基板16aは電気絶縁性を有する連結部材15dに縦方向に支持するようにするとよい。

点灯装置16の回路基板16aを、熱伝導部材14aの内部に縦方向に配設したが、回路基板を小型に構成して、横方向(水平方向)や斜めに傾斜させて配設してもよい。

LED11を配設した頂部基板12a1と4枚の側部基板12a2をフレキシブル継ぎ手12bにより十字形状になるように展開して配置したが、図8(a)に示すように、4枚の側部基板12a2の隣接する長辺をフレキシブル継ぎ手12bで連結し、いずれか1枚の側部基板、例えば、図中左方から2番目の側部基板の短辺に頂部基板12a1をフレキシブル継ぎ手12bで連結する。これにより、全体として屏風状に展開するように配置し、各基板を90°の角度にそれぞれ折り曲げることにより立体化し、4角柱の筒体をなす光源体13を構成してもよい。これによれば4角柱を構成する縦方向3辺にフレキシブル継ぎ手12bが位置することになり、筒体としての強度を増すことができる。

また、電球形の照明装置としては、上述した白熱電球の形状に近似させた電球形の照明装置(A形)に替えて、レフ形の電球形の照明装置(R形)、ボール形の電球形の照明装置(G形)、円筒形の電球形の照明装置(T形)に構成してもよい。さらに、図8(c)(d)に示すように、面状光源として使用される平板形をなし、点灯装置を内蔵したコンパクト形の蛍光ランプに近似したコンパクト形の照明装置40を構成するようにしてもよい。この場合、薄型の平面光源を得るために、側面に位置する側部基板の幅寸法を小さくした細長い基板で構成する。

また、図8(b)に示すように、グローブレスの照明装置50を構成してもよい。この場合、輝度の比較的高いLEDの眩しさを軽減するために、光源体の一部または全部を覆う透光性のカバー60を設けるようにしてもよい。カバー60はグローブ20と同様に乳白色のガラスや合成樹脂で構成しても、または、これらのカバー60全体若しくは一部に多数の小さな貫通孔を形成して構成しても、網状部材で構成してもよい。また、これらカバー60は、電球形のグローブ20を透明体で構成した場合における、LED11の眩しさを軽減するために、光源体13を覆うように設けてもよく、さらには、図8(c)(d)に示すグローブレスのコンパクト形の照明装置40にも、図中一点鎖線で示すようにカバー60を設けるようにしてもよい。照明器具は、これら例示した照明装置を装着して構成してもよい。

本発明において、グローブは、透光性のガラスの他、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン等の透光性の合成樹脂が許容され、要求される特性に応じ無色透明、着色または光拡散などの手段が施されていてもよく、さらに配光特性向上のためグローブなど、一部に反射膜などの反射手段が形成されていてもよい。グローブの形状は、白熱電球など一般照明用電球のバルブと同じ外観形状を有するA形、S形、PS形などの通常涙滴形と呼ばれている形状やG形の球形をなすバルブと、同形ないし略同形をなす類似形状であることが好ましい。また、光源体を覆ったグローブ内部の状態は、気密に構成しても、または、半導体発光素子や点灯装置の回路部品等から発生する熱を放熱するための空気孔等を形成し外部と連通させたものであってもよい。

本実施例の照明器具30は、ダウンライトとして構成したがLEDの使用個数を増減して、家庭用、さらには、店舗、施設、業務用等の各種の屋内外の照明器具を構成するようにしてもよい。

なお、図7〜図8に示す変形例におけるその他の構成、作用、効果等は、図1〜図6で示した本実施例と同様で、同一部分には同一符号を付し詳細な説明は省略した。以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上述の実施例に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の設計変更を行うことができる。

本発明の実施形態である照明装置の一部を切り欠いて示す縦断面図。 同じく照明装置の基板を展開して示す正面図。 同じく照明装置の基板および支持体を示す斜視図。 同じく照明装置の一部を切り欠き、グローブを外した状態で光源体および口金部材を上面から見た図。 同じく照明装置を分解して示した組立手順を説明するための斜視図。 本発明の実施形態である照明器具を示し、天井面に設置されたダウンライトとしての照明器具を概略的に示した断面図。 本発明の実施形態である照明装置の変形例を示し、(a)は一部を切り欠いて示す縦断面図、(b)は支持体を構成するカバー部材の上面図。 同じく照明装置の他の変形例を示し、(a)は基板の変形例を展開して示す正面図、(b)はグローブレスの照明装置を、一部を切り欠いて示す縦断面図、(c)(d)はコンパクト形の照明装置を示し、(c)は正面図、(d)は側面図。

符号の説明

10 照明装置
11 半導体発光素子
12 基板
12b フレキシブル部材
13 光源体
14 支持体
14a 熱伝導部材
15 口金部材
16 点灯装置
30 照明器具
31 器具本体
33 ソケット

Claims (4)

  1. 半導体発光素子が一面側に実装され、互いにフレキシブル部材によって連結された複数の基板を有し、これら基板をフレキシブル部材の折り曲げにより立体化される光源体と;
    立体化された光源体の基板の他面側と接合して光源体を支持する熱伝導部材を有する支持体と;
    この支持体に設けられた口金部材と;
    を具備していることを特徴とする照明装置。
  2. 前記半導体発光素子を点灯する点灯装置が熱伝導部材の内部に配設されたことを特徴とする請求項1記載の照明装置。
  3. 前記熱伝導部材は一部が外方に露出していることを特徴とする請求項1または2記載の照明装置。
  4. ソケットが設けられた器具本体と;
    この器具本体のソケットに装着された請求項1ないし3いずれか一記載の照明装置と;
    を具備することを特徴とする照明器具。

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