JP2013171800A - 照明ユニットの構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】一種類のバスバーで表面実装用の電子部品を接続でき、しかも、色温度を変更可能としながらユニットが大型化せず、発光ムラが生じ難い照明ユニットの構造を提供する。
【解決手段】離間する一対の平行な左右接触バネ片35が形成され、ハウジング17に挿入されて離間の方向に平行に並ぶ3つの同一形状の第1バスバー19、第2バスバー19及び第3バスバー19と、第1バスバー19及び第2バスバー19の隣接する一対の左右接触バネ片35に接続される第1半導体発光素子21と、第2バスバー19及び第3バスバー19の隣接する一対の左右接触バネ片35に接続され第1半導体発光素子21と異なる色温度に発光する第2半導体発光素子23と、ハウジング17が内方に挿入され、第1半導体発光素子21及び第2半導体発光素子23からの出射光が透過するレンズ25を備えるカバー13と、を設けた。
【選択図】図7

Description

本発明は、複数のLEDの光量を制御して色温度を変更する照明ユニットの構造に関する。
電子部品の電気的な接続を確実に行うことで高い信頼性を得る照明ユニットの構造が特許文献1に開示されている。図15に示すように、この照明ユニットの構造は、ハウジングに、一対のバスバー501,503が組み付けられるとともに光源である半導体発光素子(LED)505が組み付けられる。平板形状をなして2分割されたバスバー501,503は、電線接続部507と、ツエナーダイオード接続部509と、抵抗器接続部511と、LED接続部513と、を有する。抵抗器接続部511には、2分割されたバスバー501,503のそれぞれに圧接刃515,515が備えられる。ツエナーダイオード接続部509には、単一の圧接刃517が一方のバスバー501に、単一の圧接刃519が他方のバスバー503に備えられる。
ツエナーダイオード521は、一方のリード部523が一方のバスバー501に、他方のリード部525が他方のバスバー503にそれぞれ電気的に接続されることで、抵抗器527の下流側で一対のバスバー501,503に並列に接続され、ダイオードに順起電力が流れる方向で静電気により回路に印加される突発的な大電圧からのLEDを破壊から保護し、ダイオードに逆起電力が流れる方向では通電を阻止し、同じくLEDを破壊から保護する機能を果たす。
特開2007−149762号公報
しかしながら、従来の照明ユニットの構造は、電子部品の形状、大きさに合わせ異なる寸法の接続部(圧接刃515,515,圧接刃517,圧接刃519)を形成した2種類のバスバー501,503が必要となった。また、リード部を有したスルーホール用の電子部品(ツエナーダイオード521,抵抗器527)しか実装できず、近年需要が多く安価となった表面実装用の電子部品の接続ができないという問題があった。
更に、従来の照明ユニットの構造は、色温度を変更できるように異なる発光色温度のLEDを併設して組み込んだ構造とすると、ユニットが大型化してしまう。また、併設したそれぞれのLEDを同時点灯しながら光量を制御することで色温度を変更しようとしても、LED間が広いので、発光ムラが生じてしまうという問題があった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、一種類のバスバーで表面実装用の電子部品を接続でき、しかも、色温度を変更可能としながらユニットが大型化せず、発光ムラが生じ難い照明ユニットの構造を提供することにある。
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
(1) 離間する一対の平行な左右接触バネ片が形成され、ハウジングに挿入されることで前記離間の方向に平行となって並んで配置される3つの同一形状の第1バスバー、第2バスバー及び第3バスバーと、前記ハウジングに挿入され、前記第1バスバー及び前記第2バスバーの隣接する一対の前記左右接触バネ片に接続される第1半導体発光素子と、前記ハウジングに挿入され、前記第2バスバー及び前記第3バスバーの隣接する一対の前記左右接触バネ片に接続されて前記第1半導体発光素子と異なる色温度に発光する第2半導体発光素子と、前記ハウジングが内方に挿入され、前記第1半導体発光素子及び前記第2半導体発光素子からの出射光が透過するレンズを備えるカバーと、を備えることを特徴とする照明ユニットの構造。
上記(1)の構成の照明ユニットの構造によれば、3つの第1バスバー、第2バスバー及び第3バスバーが近接して平行に並んでハウジングに収容される。第1バスバー及び第2バスバーの間と、第2バスバー及び第3バスバーの間とには、発光色温度の異なる第1半導体発光素子と第2半導体発光素子がそれぞれのバスバーの左右接触バネ片に接続されて組み込まれる。第1半導体発光素子と第2半導体発光素子の光量が制御されると、レンズを透過する出射光の色温度が変更される。この際、それぞれのバスバーが近接しているので、ユニットの大型化が抑制されながら、2つの第1半導体発光素子及び第2半導体発光素子が近づき、且つ平行に配置されることにより、出射光が混じり易くなるので発光ムラが生じ難い。
(2) 上記(1)の構成の照明ユニットの構造であって、前記第1バスバー、前記第2バスバー及び前記第3バスバーは、それぞれの前記左右接触バネ片に対向する一対の素子当接座部が形成され、前記第1半導体発光素子及び前記第2半導体発光素子は、発光部を設けられた発光部形成面が前記素子当接座部に当接して同一平面に配置されることを特徴とする照明ユニットの構造。
上記(2)の構成の照明ユニットの構造によれば、第1半導体発光素子及び第2半導体発光素子の発光部が設けられている発光部形成面が、第1バスバー、第2バスバー及び第3バスバーの素子当接座部に当接して配置される。第1バスバー、第2バスバー及び第3バスバーは、ハウジングに平行となって並んで配置され、左右接触バネ片に対向するそれぞれの素子当接座部は同一平面に配置される。左右接触バネ片と素子当接座部とで厚み方向に挟持される第1半導体発光素子及び第2半導体発光素子は、発光部形成面が素子当接座部に当接することで、発光部が同一平面に高精度に配置される。これにより、レンズの中心軸を挟んで第1半導体発光素子及び第2半導体発光素子が左右対称に高精度に位置決めされ、発光ムラがより生じ難くなる。
本発明に係る照明ユニットの構造によれば、一種類のバスバーで表面実装用の電子部品を接続でき、しかも、色温度を変更可能としながらユニットが大型化せず、発光ムラが生じ難い。
以上、本発明について明確に開示した。更に、以下の発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)の記載から本発明はより明確且つ十分に読み取れるであろう。
本発明の一実施形態に係る照明ユニットの斜視図である。 図1に示した照明ユニットから電線ホルダーが分離された分解斜視図である。 図2に示したレンズカバーからハウジングが分離された分解斜視図である。 図3のハウジングに収容される第1半導体発光素子及び第2半導体発光素子とバスバーを電線と共に表した斜視図である。 図4に示したバスバーの拡大斜視図である。 第1半導体発光素子を発光部形成面の反対面側から見た斜視図である。 図1のA−A矢視断面図である。 本発明の一実施形態に係る照明ユニットの構造におけるバスバー組付け工程を説明する図である。 同様に第1半導体発光素子及び第2半導体発光素子の組付け工程を説明する図である。 同様に抵抗器組付け工程を説明する図である。 同様に連結部カット工程を説明する平面図である。 第1バスバー及び第3バスバーの連結部がカットされたハウジング内におけるバスバーの平面図である。 第1半導体発光素子及び第2半導体発光素子と抵抗器との回路図である。 従来の照明ユニットの斜視図である。
以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る照明ユニットの斜視図、図2は図1に示した照明ユニットから電線ホルダーが分離された分解斜視図、図3は図2に示したレンズカバーからハウジングが分離された分解斜視図である。
本実施形態に係る照明ユニットの構造は、外殻がレンズカバー(カバー)13となり、レンズカバー13には図2に示す電線ホルダー15が挿入される。レンズカバー13には、電線ホルダー15の奥側に、更に図3に示す直方体形状のハウジング17が挿入される。ハウジング17には3つのバスバー19a,19b,19cと、電子部品である第1半導体発光素子21及び第2半導体発光素子23が挿入されている。レンズカバー13は、ハウジング17を内方に挿入し、第1半導体発光素子21及び第2半導体発光素子23からの出射光が透過するレンズ25を備える。
図4は図3のハウジング17に収容される第1半導体発光素子21及び第2半導体発光素子23と第1〜第3バスバー19a,19b,19cを電線27と共に表した斜視図、図5は図4に示したバスバー19の拡大斜視図である。
ハウジング17には、図4に示す3つの同一形状の第1〜第3バスバー19a,19b,19cが挿入される。第1〜第3バスバー19a,19b,19cは、一端31に上下二段の端子部33が形成されている。本実施形態の端子部33には、離間する二対の平行な左右接触バネ片35a,37a,35b,37bが上下二段に配置して形成される。本実施形態では、第1〜第3バスバー19a,19b,19cに、略Y字状に分岐して一対の接触バネ片35,37の先端に二対の左右接触バネ片35a,37a,35b,37bが設けられている。並列配置された第1〜第3バスバー19a,19b,19cの上段における6つの左右接触バネ片35a,37aのうち隣接する二対の左右接触バネ片37a,35aの電気接触部39が、3つの第1〜第3バスバー19a,19b,19c間に配置された第1半導体発光素子21及び第2半導体発光素子23の一対の接点部65と接続する(図6参照)。また、並列配置された第1〜第3バスバー19a,19b,19cの下段における6つの左右接触バネ片35b,37bは、本実施形態では使用されない。
それぞれの左右接触バネ片35a,37aの先端に形成された電気接触部39は、接点側が頂角となる三角形状に形成される。
3つの第1〜第3バスバー19a,19b,19cは、図3に示すハウジング上面17aのバスバー挿入開口43からそれぞれ挿入されることで、図4に示すように、上記した離間の方向に平行となって並んで配置(並列配置)される。並列配置された第1〜第3バスバー19a,19b,19cの上段における6つの左右接触バネ片35a,37aの上側6箇所の電気接続部39には、それぞれの第1〜第3バスバー19a,19b,19cに形成された上方部品座部(素子当接座部)71が対峙される。また、並列配置された第1〜第3バスバー19の下段における6つの左右接触バネ片35b,37bの下側6箇所の電気接触部41には、それぞれの第1〜第3バスバー19a,19b,19cに形成された下方部品座部73が対峙される。
第1〜第3バスバー19a,19b,19cは、図3に示すように、それぞれハウジング17に装着された状態でその一部分がハウジング17の外部に突出される。本実施形態において、第1〜第3バスバー19a,19b,19cは、ハウジング17から突出する側を「後」、その反対側を「前」と称する。各第1〜第3バスバー19a,19b,19cの後端には、被覆された図2に示す電線27の被覆を切り裂き導体と電気的に接触するための圧接刃45が設けられる。図5に示すように、この圧接刃45の前部には後部当接片47と、後部弾性脚49と、前部弾性脚51と、前部当接片53とが順に連設される。
各第1〜第3バスバー19a,19b,19cにおける一対の前部当接片53と端子部33との間には、連結部55が形成されている。この連結部55は、第1〜第3バスバー19a,19b,19cがハウジング17に収容された後、カット可能となる。連結部55がカットされた第1〜第3バスバー19a,19b,19cは、圧接刃45と端子部33が分断される。これら分断された圧接刃45と端子部33は、一対の前部弾性脚51の間に設けられる抵抗器57(図4参照)によって導通される。
圧接刃45、後部当接片47、後部弾性脚49、前部弾性脚51、前部当接片53、端子部33は、板金加工により一体に打ち抜かれた後、図5に示す形状に折り曲げ加工される。第1〜第3バスバー19a,19b,19cの各端子部33は、一対の側壁59が平行となるようにU字状に折り曲げ形成され、側壁59のそれぞれに接触バネ片35,37が打ち抜き成形される。各第1〜第3バスバー19a,19b,19cは、バスバー本体部61がU字状に折り曲げられて形成され、その対向する一対の側壁59に、打ち抜き加工によって略Y字状に分岐した接触バネ片35,37の左右接触バネ片35a,37a,35b,37bが形成される。これにより、多数の左右接触バネ片35a,37a,35b,37bが容易且つコンパクトに製造可能となっている。
ここで、第1半導体発光素子21及び第2半導体発光素子23について説明する。
図6は第1半導体発光素子21を発光部形成面29の反対面側から見た斜視図である。
第1半導体発光素子21及び第2半導体発光素子23は、同一形状であるので、図6には第1半導体発光素子21を例に図示している。第1半導体発光素子21及び第2半導体発光素子23は、四角板状に形成された表面実装用のものとなる。第1半導体発光素子21及び第2半導体発光素子23は、一方の面が発光部形成面29となって発光部63(図4参照)が形成される。発光部形成面29の裏側には一対の接点部65が形成される。第1半導体発光素子21及び第2半導体発光素子23は、異なる色温度で発光される。第1半導体発光素子21は、例えばバルブ色(300K)で発光し、第2半導体発光素子23は例えば白色(6000K)で発光する。
本実施形態の照明ユニット11の構造では、3つの同一形状の第1〜第3バスバー19a,19b,19cが使用される。ここで、3つの同一形状の第1〜第3バスバー19a,19b,19cは、図4の左側から順に第1バスバー19a、第2バスバー19b及び第3バスバー19cと並んでいる。第1バスバー19a及び第2バスバー19bの隣接する一対の左右接触バネ片35a,37aには、第1半導体発光素子21が接続される。第2バスバー19b及び第3バスバー19cの隣接する一対の左右接触バネ片35a,37aには、第2半導体発光素子23が接続される。第1半導体発光素子21及び第2半導体発光素子23は、発光部63を設けられた発光部形成面29が上方部品座部71に当接して同一平面に配置される。
図7は図1のA−A矢視断面図である。
ハウジング17には3つの第1バスバー19a、第2バスバー19b及び第3バスバー19cが収容されることで、図7に示すように、一つの段で6つの左右接触バネ片35a,37aが配置される。第1半導体発光素子21は、一対の接点部65が、これら6つの左右接触バネ片35a,37aにおける左から2番目と3番目の電気接触部39に接続される。第2半導体発光素子23は、一対の接点部65が、これら6つの左右接触バネ片35a,37aにおける左から4番目と5番目の電気接触部39に接続される。本実施形態では、6つの左右接触バネ片35a,37aにおける左から1番目と6番目の電気接触部39は使用されない。
次に、上記構成の照明ユニット11の組付け工程を説明する。
図8は本発明の一実施形態に係る照明ユニット11の構造におけるバスバー組付け工程を説明する図、図9は同様に第1半導体発光素子21及び第2半導体発光素子23の組付け工程を説明する図、図10は同様に抵抗器組付け工程を説明する図、図11は同様に連結部カット工程を説明する平面図、図12は第1バスバー19a及び第3バスバー19cの連結部55がカットされたハウジング内における第1〜第3バスバー19a,19b,19cの平面図、図13は第1半導体発光素子21及び第2半導体発光素子23と抵抗器57との回路図である。
上記の照明ユニット11を組み付けるには、図8に示すように、3つの第1〜第3バスバー19a,19b,19cをハウジング17に装着する。
ハウジング17には3つのバスバー収用室85が形成される。バスバー収用室85は、後端が後壁87となり、その前方の内壁面には一対の保持溝89が形成される。バスバー収用室85に挿入されたそれぞれの第1〜第3バスバー19a,19b,19cは、後部当接片47と後部弾性脚49とで後壁87を挟持し、ハウジング17から脱落規制されて装着される。
図9に示すように、ハウジング17の前面には一対のLED装着開口部91が形成されている。一方のLED装着開口部91には第1半導体発光素子21、他方のLED装着開口部91には第2半導体発光素子23が、それぞれ接点部65を下側にして挿入される。ハウジング17内に挿入された第1半導体発光素子21及び第2半導体発光素子23は、ハウジング17に形成されたストッパ面95によって挿入が規制され、正規の固定位置で停止する。これにより、それぞれの接点部65が図7に示したように、それぞれの電気接触部39に接続される。
また、本実施形態に係る照明ユニット11は、第1半導体発光素子21及び第2半導体発光素子23と、負極との間にそれぞれ抵抗器57を設けた回路とする必要がある。図10に示すように、ハウジング17の底面97には保持溝89が開口しており、抵抗器57が挿入される。これにより、第1及び第3バスバー19a,19cは、それぞれの前部当接片53と前部弾性脚51とで抵抗器57を挟持し、前部弾性脚51が抵抗器57の一対の接点部(図示せず)に接続される。
そして、図11に示すように、抵抗器57が保持溝89に挿入された後、連結部55が第1バスバー19aと第3バスバー19cとにおいてカットされる。陽極203に接続される第2バスバー19bの連結部55はカットされずに残される。
図12に示すように、所定の連結部55がカットされた第1〜第3バスバー19a,19b,19cは、図13に示す回路を構成する。即ち、第1半導体発光素子21及び第2半導体発光素子23は、第2バスバー19bによって陽極側の接点部65が陽極203に接続される。また、第1半導体発光素子21の負極側の接点部65は第1バスバー19aによって抵抗器57を介して負極205に接続され、第2半導体発光素子23の負極側の接点部65は第3バスバー19cによって抵抗器57を介して負極205に接続される。
ここで、負極205に接続される第1バスバー19aと第3バスバー19cとは、PWM制御回路に接続される。PWM制御回路は、第1半導体発光素子21と第2半導体発光素子23との少なくとも一方の発光量を階調制御する。例えば、1周期の間における第1半導体発光素子21、第2半導体発光素子23の発光期間を0〜100%の範囲の所定数の階調(例えば、100階調)で制御する。これにより、照明ユニット11のレンズ25から出射光が、3000K〜6000Kの間の色温度で変更可能となる。
第1半導体発光素子21及び第2半導体発光素子23を装着したハウジング17は、図3に示したレンズカバー13に装着される。レンズカバー13の後端面にはハウジング挿入開口99が形成されている。レンズカバー13に挿入されたハウジング17は、圧接刃45がレンズカバー13の内部で後方に向かって突出している。
ハウジング17を装着したレンズカバー13には図2に示す電線ホルダー15がハウジング挿入開口99から挿入される。電線ホルダー15の3方の外面にはコ字状の電線保持溝101が2箇所に形成されている。それぞれの電線保持溝101には被覆付き電線27がコ字状に曲げられて装着される。電線ホルダー15の前面にはそれぞれの電線保持溝101を跨って、水平な圧接刃進入スリット103が形成されている。これにより、電線ホルダー15がレンズカバー13に挿入されると、レンズカバー13の内部で後方に向かって突出した第1〜第3バスバー19a,19b,19cの圧接刃45が、圧接刃進入スリット103に進入し、圧接刃45と電線27の導体とが接続されるようになされている。
レンズカバー13に挿入された電線ホルダー15は、レンズカバー13の側部に形成される係止穴105に、側面に突設した係止爪107を係止して、レンズカバー13からのハウジング17と、電線ホルダー自身との離脱が規制される。レンズカバー13に、ハウジング17、電線ホルダー15が装着されることで図1に示す照明ユニット11が構成される。
このようにして組付けられた照明ユニット11の構造では、3つの第1バスバー19a、第2バスバー19b及び第3バスバー19cが近接して平行に並んでハウジング17に収容される。第1バスバー19a及び第2バスバー19bの間と、第2バスバー19b及び第3バスバー19cの間とには、発光色温度の異なる第1半導体発光素子21と第2半導体発光素子23がそれぞれのバスバーの左右接触バネ片35a,37aに接続されて組み込まれている。第1半導体発光素子21と第2半導体発光素子23の少なくとも一方の光量が制御されると、レンズ25を透過する出射光の色温度が変更される。この際、それぞれのバスバーが近接しているので、照明ユニット11の大型化が抑制されながら、2つの第1半導体発光素子21及び第2半導体発光素子23が近づき、且つ平行に配置されることにより、出射光が混じり易くなるので発光ムラが生じ難い。
また、本実施形態の照明ユニット11では、第1半導体発光素子21及び第2半導体発光素子23の発光部63が設けられている発光部形成面29が、第1バスバー19a、第2バスバー19b及び第3バスバー19cの上方部品座部71に当接して配置される。第1バスバー19a、第2バスバー19b及び第3バスバー19cは、ハウジング17に平行となって並んで配置され、左右接触バネ片35a,37aに対向するそれぞれの上方部品座部71は同一平面に配置される。左右接触バネ片35と上方部品座部71とで厚み方向に挟持される第1半導体発光素子21及び第2半導体発光素子23は、発光部形成面29が上方部品座部71に当接することで、発光部63が同一平面に高精度に配置される。これにより、レンズ25の中心軸109を挟んで第1半導体発光素子21及び第2半導体発光素子23が左右対称に高精度に位置決めされ、混色出射光111(図7参照)に発光ムラがより生じ難くなる。
従って、本実施形態に係る照明ユニット11の構造によれば、バスバーを一種類にして表面実装用の第1半導体発光素子21及び第2半導体発光素子23を接続でき、しかも、色温度を変更可能としながらユニットが大型化せず、発光ムラが生じ難い。
本発明の照明ユニットの構造は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
11…照明ユニット
13…レンズカバー(カバー)
17…ハウジング
19a…第1バスバー
19b…第2バスバー
19c…第3バスバー
21…第1半導体発光素子
23…第2半導体発光素子
25…レンズ
29…発光部形成面
35a…左右接触バネ片
37a…左右接触バネ片
63…発光部
71…上方部品座部(素子当接座部)

Claims (2)

  1. 離間する一対の平行な左右接触バネ片が形成され、ハウジングに挿入されることで前記離間の方向に平行となって並んで配置される3つの同一形状の第1バスバー、第2バスバー及び第3バスバーと、
    前記ハウジングに挿入され、前記第1バスバー及び前記第2バスバーの隣接する一対の前記左右接触バネ片に接続される第1半導体発光素子と、
    前記ハウジングに挿入され、前記第2バスバー及び前記第3バスバーの隣接する一対の前記左右接触バネ片に接続されて前記第1半導体発光素子と異なる色温度に発光する第2半導体発光素子と、
    前記ハウジングが内方に挿入され、前記第1半導体発光素子及び前記第2半導体発光素子からの出射光が透過するレンズを備えるカバーと、
    を備えることを特徴とする照明ユニットの構造。
  2. 前記第1バスバー、前記第2バスバー及び前記第3バスバーは、それぞれの前記左右接触バネ片に対向する一対の素子当接座部が形成され、
    前記第1半導体発光素子及び前記第2半導体発光素子は、発光部を設けられた発光部形成面が前記素子当接座部に当接して同一平面に配置されることを特徴とする請求項1に記載の照明ユニットの構造。
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