JP2014082141A - 電球型照明装置 - Google Patents

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優 神谷
Atsushi Hatakeyama
篤史 畠山
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隆 岡田
Takeshi Fuwa
健 不破
Jiro Waratani
二郎 藁谷
Ryohei Yamamoto
涼平 山本
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Abstract

【課題】形状の異なる電源回路基板を使用可能な電球型照明装置を提供する。
【解決手段】一つ又は複数の半導体素子を有する発光体と、前記発光体を覆うカバー部材と、前記カバー部材の開口端部が取り付けられると共に、前記発光体で発生する熱を放出する放熱体と、前記発光体を上方から固定して、当該発光体と前記放熱体とを熱的に接触させる透光性のホルダと、前記放熱体の一端側に取り付けられる口金と、前記口金を介して受電し、前記半導体素子を発光させる電源回路基板と、一端面から他端面まで連通する筒状であり、かつ前記電源回路基板を前記一端面から収納する収納ケースと、を備え、前記収納ケースは横断面が非真円形であり、該収納ケースの内周における複数の向かい合う箇所にそれぞれ一対の保持部を有し、前記保持部により、異なる形状の前記電源回路基板を保持することが可能となる。
【選択図】図9

Description

本発明は、電球型照明装置に関する。
LED(Light Emitting Diode)などの半導体素子を有する発光体を備えた電球型照明装置は、白熱電球と比較して長寿命化・省エネルギ化を図ることができるため、近年注目が集まっている。半導体素子を有する発光体を備えた電球型照明装置を点灯させるためには、発光体を駆動するための駆動回路が必要である。
例えば、特許文献1には、複数のLEDを実装したLED基板と、前記LED基板と熱的に接続される放熱体と、前記LEDを駆動させるための駆動回路(電源回路)が設けられている駆動回路(電源回路)基板と、前記放熱体と前記駆動回路との間の電気絶縁性を保持するための、絶縁ケース(絶縁ソケット)を備える電球型照明装置について記載されている。
駆動回路を保持しない電球型照明装置は、落下や振動により駆動回路が損傷する恐れがあるため、前記絶縁ケースには、保持部が備えられており、保持部により駆動回路基板を保持するようになっている。
特開2011−159637号公報
電球型照明装置において、LEDの個数を変えると、駆動回路の仕様が変わり、それに応じて駆動回路基板の形状も変える必要が生じる。
特許文献1に記載の電球型照明装置の絶縁ケースでは、LEDの個数を変えてしまうと駆動回路基板の形状が変わるため、絶縁ケースで駆動回路基板を保持することができなくなってしまう恐れがある。
このような異なった形状の駆動回路基板を使用して電球型装置を実現するためには、異なった形状の駆動回路基板毎に応じた形状(異なった形状)の絶縁ケースを使用することが考えられるが、各種異なった形状の絶縁ケースを用意するために、製造コストが高くなるという問題があった。
そこで、本発明は、異なる形状の駆動回路基板を使用可能な電球型照明装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明は、一つ又は複数の半導体素子を有する発光体と、前記発光体を覆うカバー部材と、前記カバー部材の開口端部が取り付けられると共に、前記発光体で発生する熱を放出する放熱体と、前記発光体を上方から固定して、当該発光体と前記放熱体とを熱的に接触させる透光性のホルダと、前記放熱体の一端側に取り付けられる口金と、前記口金を介して受電し、前記半導体素子を発光させる電源回路基板と、前記電源回路基板を保持するための収納ケースと、を備え、該収納ケースは、2種類以上の異なる形状の前記電源回路基板を保持するための保持部を有することを特徴とする。
本発明により、異なる形状の駆動回路基板を使用可能な電球型照明装置を提供することができる。
電球型照明装置の外観正面図である。 図1に示される電球型照明装置の分解斜視図である。 (a)はホルダの平面図であり、(b)はホルダの斜視図であり、(c)は図3(a)のD方向から視たホルダの正面図であり、(d)は図3(a)のC−C線に沿うホルダの断面図である。 図2のA−A線に沿う電球型照明装置の縦断面図である。 図2のB−B線に沿う電球型照明装置の縦断面図である。 カバー部材を取り外した状態の電球型照明装置の平面図である。 (a)は、LEDから放出された光がホルダを透過する様子を示す模式図であり、(b)は、カバー部材で反射した光がホルダとカバー部材の間隙に向かう様子を示す摸式図である。 一種の電源回路基板を収納した収納ケースの模式図である。 図8の前記電源回路基板と異なる形状の電源回路基板を収納した収納ケースの模式図である。 収納ケースの平面図である。 収納ケースの外観図である。 図11におけるAからみた収納ケースの断面図である。
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
<電球型照明装置の構成>
図1は、電球型照明装置の外観正面図である。図1に示すように、電球型照明装置100は、半導体発光素子としてのLED31(図2参照)を有する発光体30(図2参照)と、発光体30を覆うカバー部材10と、カバー部材10の開口端部11が取り付けられると共に、発光体30で発生する熱を放出する放熱体Pと、を備えている。
放熱体Pは、本体部70と、発光体取付部40(図2参照)と、を備えている。なお、発光体取付部40については後記する。
本体部70は、下方に向けて縮径する筒状の胴部71と、この胴部71と一体成形され、軸線を中心として放射状に配置された複数のフィン72と、を備えている。それぞれのフィン72は、胴部71の外周面から径方向外向きに突出し、かつ、軸線方向に延在している。このようなフィン72を備えることによって、放熱体Pの放熱性能を向上させることができる。
なお、フィン72は、胴部71の上端(カバー部材10側の端)よりも所定長さだけ上方に延びる複数の延在部76(図2参照)を有している。つまり、本体部70の上部は側面視で、フィン72の延在部76と、胴部71の上端とによる凹凸状を呈している(図2参照)。
一方、ドーム形状をしたカバー部材10の裾には、フィン72の延在部76に対応する複数の溝部12(図2参照)が形成されている。したがって、カバー部材10を本体部70に取り付けると、それぞれのフィン72の延在部76が、カバー部材10の溝部12に嵌合されるため、カバー部材10の回転を防止することができる。
また、電球型照明装置100は、口金80と、絶縁リング81と、を備えている。なお、口金80及び絶縁リング81については後記する。
図2は、図1に示される電球型照明装置の分解斜視図である。図2に示すように、カバー部材10と本体部70との間には、発光体30などが介在している。発光体30は、複数(図2では、7個)のLED31(半導体素子)と、基板32と、を備えている。
LED31としては、例えば青色光を発するものが使用される。それぞれのLED31は、例えばシリコーン樹脂などの透明の封止樹脂により被覆されている。この封止樹脂内には、LED31から放出される光を色変換する蛍光体が混入されている。蛍光体としては、例えば黄色発光のものが用いられ、当該蛍光体によってLED31からの青色光が色変換されて、白色光となる。なお、LED31は、光の取り出し効率を向上させるために、半球状のレンズで覆われている。
基板32は、平面視で略円形状を呈しており、4つの切り欠き33が設けられている。これらの4つの切り欠き33の位置は、放熱体Pの本体部70に設けられた4つねじ穴74に対応している。また、基板32の表面には、それぞれのLED31に接続される所定のパターンが形成されている。
カバー部材10は、PC(ポリカーボネート)などの樹脂製又はガラス製であり、発光体30に向けて開口している。ちなみに、カバー部材10には、発光体30からの光を拡散させる光拡散材が含有されていてもよい。
また、カバー部材10の裾には、前記したとおり、フィン72の延在部76の形状に対応する複数の溝部12が、その周方向に等間隔に形成されている。そして、それぞれのフィン72の延在部76が溝部12に収容可能となるように、カバー部材10の開口端部11は径方向内向きに窪んで形成されている(図4の符号14参照)。さらに、カバー部材10の開口端部11付近には、後記する収納ケース60の係止片63に対応する複数の孔部13が形成されている。
ホルダ20は、発光体30を上方から固定すると共に、発光体30と放熱体Pとを熱的に接触させるものである。また、本実施形態においてホルダ20は環状構造を呈しており、発光体30に取り付けられた場合に、この発光体30の上面縁部に当接し、7個のLED31を取り囲むようになっている。なお、ホルダ20は、発光体30に取り付けられた場合に、発光体30の上面縁部に当接し、LED31を取り囲むようになっていればよく、環状構造に限るものではない。
また、ホルダ20には、ねじ部材Sを貫通させるための貫通孔21、及び、リード線(図示せず)を案内するガイド部23が設けられている。なお、ホルダ20の詳細については後記する。
発光体取付部40は、発光体30が載置される載置部41と、載置部41の外縁部から下方に延びる門状の延伸部42と、を備えている。延伸部42は、胴部71に取り付けられた場合に左右一対の凹部75と接触し、所定の弾性力で凹部75の側面に対して外向きの接触圧を付与すべく、弾性を有することが好ましい。
また、発光体取付部40は、例えば銅や銀(合金を含む)など、熱伝導率の高い材料で形成されている。なお、載置部41には、リード線を案内するための切り欠き43が形成されている。
伝熱シート44は、発光体30と、発光体取付部40の載置部41との間に介在している。伝熱シート44は、シリコーンゴムなどの熱伝導性が良好で電気絶縁性が高い材料から形成されている。
また、伝熱シート44は、平面視で略円形状を呈しており、本体部70の上部に設けられた4つねじ穴74のそれぞれに対応する切り欠き44a、及び、リード線を案内するための切り欠き44bが形成されている。
電源回路基板50、電源回路基板50とは異なった形状の電源回路基板55(図9参照)は、複数の電子部品(図示せず)が基板に実装されたものである。電源回路基板50、55は、下端にはコンデンサ51が設置されている。また、電源回路基板50、55は、商用電源からの交流電力を直流電力に整流する回路、整流後の直流電力の電圧を調整する回路などを備えている。
電源回路基板50、55と発光体取付部40との間には、絶縁板45が介在している。絶縁板45は、電気絶縁性が高い樹脂材料などから形成されている。また、絶縁板45は平面視で略円形状を呈しており、後記する収納ケース60の内側面に対応する形状を呈している。
ちなみに、絶縁板45の左右に設けられている一対の係止片45aは、収納ケース60の内側面に形成されている凹部(図示せず)に係止できるようになっている。
収納ケース60は、例えば、PBT(ポリブチレンテレフタレート)やPC(ポリカーボネート)などの樹脂製であり、収納ケース60の上端には溝部64が形成され、この溝部64から電源回路基板50、55の出力用リード線が引き出される。収納ケース60は一端面から他端面まで連通する筒状である。電源回路基板50、55は収納ケース60の一端面側から収納される。収納ケース60は、横断面が略楕円形状である。収納ケース60の内壁には、電源回路基板50、電源回路基板55をそれぞれ保持する保持部65、保持部66が形成される(図10参照)。保持部65、66は、収納ケース60の内周における向かい合う箇所に設けられている。本実施例において向かい合う箇所は、横断面における内周と長軸との交点と、横断面における内周と短軸との交点と、の2箇所であり、その2箇所に保持部65と66が設けられている。向かい合う距離が異なる箇所に保持部を設けることで、異なる形状の電源回路基板を保持することが可能となる。また、収納ケース60の保持部の形状は、例えば電源回路基板55であれば保持部66のように、電源回路基板を保持するために、電源回路基板と類似した形状であることが望ましい(図12参照)。ただし、電源回路基板を保持することが出来れば、その他の形状であってもかまわない。保持部65、66は収納ケース60に設けられており、電源回路基板55や56を保持できる形状、構造であれば、溝状の構造でも突起状の構造でもよい。保持部65、66は収納ケース60における上方から下方に亘って設けられていても良いし、一部のみに設けられていても良い。収納ケースにおける上方に保持部65,66が設けられている場合は、電源回路基板55,56を保持するという効果に加え、収納ケース60に収納する際に入れ易くなるという効果を奏する。収納ケースにおける上方から下方に亘って保持部65,66が設けられている場合は、一部のみに保持部65、66が設けられている場合に比べて、より強く保持することが可能となる。
また、収納ケース60の下方の外周面には、口金80の内周面に対応するねじ溝61が形成されている。
さらに、収納ケース60の上端には、カバー部材10の溝部12に係止される係止片6
3が設けられている。
本体部70は、前記したように、筒状の胴部71と、この胴部71と一体成形され、軸線(図2参照)を中心として放射状に配置された複数のフィン72と、を備えている。また、胴部71の内側面は収納ケース60を外嵌可能な形状となっており、かつ、下方に向かうにつれて縮径している。
また、本体部70は、その内側面のうち複数箇所(図2では、4箇所)が内側に突出し、かつ、軸線方向に延在する凸部73を備えている。そして、それぞれの凸部73の上面77には、前記したねじ穴74が設けられている。
さらに、凸部73の間に形成されている左右一対の凹部75は、収納ケース60を外嵌した状態において、発光体取付部40の延伸部42を嵌めるための隙間ができるように形成されている。
なお、本体部70は、例えばアルミニウム(合金を含む)など、熱伝導率の高い材料から形成されている。したがって、発光体30で発生する熱は、発光体取付部40を介して本体部70に効率的に伝導され、本体部70の外周面から外部の空気に放出されるようになっている。
口金80は、本体部70の下端側に取り付けられ、外部に設置された一般照明電球用のソケット(図示せず)にねじ込むことにより商用電源に電気的に接続するためのものである。
絶縁リング81は、口金80と本体部70との間に介在し、口金80と本体部70とを電気的に絶縁するものである。なお、絶縁リング81の上端には、収納ケース60の外周面に形成されている窪み部62に対して、弾性力により径方向内向きの力を付勢する爪部81aが設けられている。
<ホルダ>
次に、ホルダ20について詳細に説明する。図3(a)はホルダの平面図であり、図3(b)はホルダの斜視図である。
図3(a)、図3(b)に示すように、本実施形態においてホルダ20は環状構造であり、その上部には、ねじ部材Sの形状に対応する座ぐり穴22が複数(図3では、4つ)設けられている。また、それぞれの座ぐり穴22の底面中央には、ねじ部材Sを貫通させる貫通孔21が設けられている。また、ホルダ20には、径方向内向きに凹み、リード線(図示せず)を案内するためのガイド部23が設けられている。
ホルダ20は、PC(ポリカーボネート)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、COP(シクロオレフィンポリマー)、シクロオレフィンコポリマー(COC)、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、又はエポキシ樹脂など、透光性、耐熱性、及び電気絶縁性を有する樹脂材料から形成されている。なお、ホルダ20はガラス製であってもよい。
また、ホルダ20は可視光領域の光を、例えば10%以上透過するものであることが好ましい。ちなみに、本実施形態では、可視光領域の光を約90%透過するホルダを用いた。
これによって、LED31から放出される光がホルダ20で遮られて、LED31の配光範囲が狭くなることを防止することができる。すなわち、LED31から放出された光のうち、ホルダ20の透光性に応じた所定割合の可視光領域の光がホルダ20を透過し、カバー部材10を介して外部に放出されることになる(図7(a)参照)。
図3(c)は、図3(a)のD方向から視たホルダの正面図であり、図3(d)は、図3(a)のC−C線に沿うホルダの断面図である。図3(c)、図3(d)に示すように、ホルダ20の上部が滑らかな面取り形状(いわゆる、R面取り)となっている。
より具体的には、図3(d)のハッチングで示すように、ホルダ20の径方向内側(軸線に近い側)の上部、及び、径方向外側(軸線から遠い側)の上部が、断面視で曲線を描く面取り形状となっている。これによって、カバー部材10の下端付近(ホルダ20の外側面付近)に向かう光がホルダ20に当たらずに、そのままカバー部材10を介して外部に放出されることになる(図7(b)参照)。
また、図3(d)のハッチングで示すように、ホルダ20の下面(裏面)は断面視でL字状となっており、ホルダ20の下面が基板32の上面縁部に当接するようになっている。これによって、ねじ部材Sが貫通孔21を介して本体部70のねじ穴74にねじ込まれた場合、ホルダ20が基板32を上方から押さえ付け、基板32の下面と伝熱シート44の上面とを密着させると共に、基板の保持力を向上させることができる。
<電球型照明装置の組立方法>
再び図2に戻り、電球型照明装置100の組立方法の概略を説明する。
まず、収納ケース60を上方から本体部70に嵌め込む。続いて、電源回路基板50、55を、長手方向を縦にして上方(一端側)から収納ケース60内に挿入し、収納ケース60内の保持部65に係合させて収納する。なお、電源回路基板50に予め接続されている出力用のリード線(図示せず)の先端は、このとき収納ケース60内から外に引き出された状態にする。
一方、電源回路基板50に予め接続されている入力用のリード線(図示せず)を口金80の所定箇所に接続する。そして、絶縁リング81の爪部81aが、弾性力によって収納ケース60の窪み部62を押圧するように、絶縁リング81を下方から収納ケース60に取り付ける。さらに、本体部70と口金80との間に絶縁リング81を介在させるようにして、収納ケース60と口金80とを螺合する。
続いて、収納ケース60に収納された電源回路基板50の周囲に、熱伝導性が良好で電気絶縁性が高い樹脂(図示せず)を充填する。これによって、電源回路基板50で発生した熱を放熱体Pに効率良く伝導させることができる。
さらに、絶縁板45を上方から収納ケース60に嵌めこみ、絶縁板45の係止片45aを収納ケース60の内側面に形成されている凹部(図示せず)に係止させる。
次に、発光体30及び伝熱シート44が載置された発光体取付部40を本体部70に取り付ける。すなわち、発光体取付部40の延伸部42が、本体部70の凹部75の側面を軸線方向に摺動するようにして発光体取付部40を挿入する。なお、発光体取付部40の延伸部42の先端は、本体部70の凹部75の終端78(図5参照)に当接し、その移動が規制される。
そして、ねじ部材Sをホルダ20の貫通孔21に貫通させ、本体部70の上面77に形成されたねじ穴74にねじ込むことにより、発光体30及び発光体取付部40を本体部70に組み付ける。この状態において、環状のホルダ20が複数のLED31を取り囲んでいる。
続いて、収納ケース60内から外に引き出されているリード線(図示せず)をホルダ20のガイド部23に沿わせて這い回し、リード線の先端を発光体30のLED31に半田付けなどによって接続する。
最後に、発光体30を覆うようにして、カバー部材10を上方から取り付ける。すなわち、収納ケース60の上端に形成されている係止片63が、カバー部材10の下方に形成されている孔部13に係止するように、カバー部材10を取り付ける。
なお、電球型照明装置100の組立方法は、前記した方法に限定されるものではなく適宜変更することが可能である。
図4は、図2のA−A線に沿う電球型照明装置の縦断面図であり、図5は、図2のB−B線に沿う電球型照明装置の縦断面図である。
図4及び図5に示すように、電球型照明装置100が組立てられた状態において、LED31が設置された基板32の下面と、伝熱シート44の上面とが密着している。また、伝熱シート44の下面と、発光体取付部40の載置部41(図2参照)の上面とが密着している。さらに、図5に示すように、発光体取付部40が備える門状の延伸部42(図2参照)の外側面と、本体部70の内側面とが密着している。
したがって、LED31が発光する際に発生する熱は、基板32、伝熱シート44、発光体取付部40、及び本体部70の順に伝熱し、外部に放出される。
また、図4及び図5に示すように、ホルダ20の外周面とカバー部材10の内周面との間に間隙Kが設けられている。これによって、カバー部材10で反射して間隙Kに向かう光がホルダ20を介さずに、カバー部材10のみを介して外部に放出されることとなる。
ちなみに、図4及び図5の各断面図では、カバー部材10の窪み部14の外側に本体部70のフィン72が配置されているが、前記したように本体部70の上端は凹凸形状となっている。したがって、本体部70の周方向においてフィン72が配置されていない箇所において、間隙Kを通過した光がカバー部材10を介して放出される。
図8は、電源回路基板50を収納した収納ケース60を上方から見た平面図である。図9は、電源回路基板55を収納した収納ケース60を上方から見た平面図である。
前記したように、本実施形態に係る電球型照明装置100は、電源回路基板50、もしくは、電源回路基板55と、収納ケース60を備え、収納ケース60には、電源回路基板50と、電源回路基板55それぞれを保持するための保持部65、保持部66が形成される。
このように、収納ケース60に異なった保持部65、保持部66を形成することにより、電源回路基板50を使用する場合と電源回路基板55を使用する場合のどちらの場合においても、1つの収納ケース60によって電源回路基板を収納し、保持することができる。
収納ケース60に保持部66が形成されていない場合において、電源回路基板55を収納した場合の模式図である。電源回路基板55が保持されない場合、電源回路基板55と発光体30の距離が変化するため、電源回路基板55と発光体30を電気的に接続するためのリード線の長さを、電源回路基板55と発光体30の距離が最大になる場合において、リード線に応力がかからない十分な長さを持たせる必要がある。
リード線が長い場合、発光体30とカバー部材10の間にリード線が存在してしまい、発光体30から放出された光を阻害し、光の配光にムラが生じてしまい、外部から見た際に影になり見栄えが悪くなり、明るさも低下してしまう恐れがある。また、電球型照明装置100が振動した場合や落下した場合、リード線の長さに余裕があるため、リード線がたわみ、周囲に接触することにより裂傷し、リード線の電気的絶縁性を失う恐れがある。さらに、電源回路基板55が保持部に保持されないため、振動した場合や落下した場合に周囲に接触し、損傷する恐れがある。
収納ケース60に異なった保持部65、保持部66を形成すれば、電源回路基板50と異なった形状の電源回路基板55を使用する場合においても、外部から見た場合の影を失くすことで配光ムラがなく、明るい照明装置を提供できる。さらに、保持部65,66を設けることにより電源回路基板50,55が保持されることになり、電球型照明装置100が振動した場合や落下した場合にも電源回路基板50,55が周囲に接触し、損傷する恐れを低減することができる。
以上より、本実施形態に係る電球型照明装置100によれば、電源回路基板55を保持するため、リード線が発光体30から放出される光を阻害することを抑制し、配光ムラと明るさの低下を防ぐことにより、見栄えの良い電球型照明装置を提供できる。
また、リード線と電源回路基板55が保持されるため、振動した場合や落下した場合において、リード線と電源回路基板55を損傷から防ぐことができる。
≪変形例≫
以上、本発明に係る電球型照明装置について実施形態により説明したが、本発明の実
施態様はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更などを行うことができる。
例えば、前記実施形態では、保持部65と保持部66を形成した収納ケース60について説明したが、保持部が2つではなく、3つ以上形成されていてもよい。この場合、電源回路基板50と電源回路基板55とは形状の異なる電源回路基板も保持することができ、より汎用性の高い電球型照明装置を提供できる。
また、発光体30からの光は白色に限定されるものではなく、発光色の異なるLEDや蛍光体を用いて所望の色に設定可能である。
また、実施形態では、発光体30が7個のLED31を備える場合について説明したが、LEDの数はこれに限定されず、1〜6個又は8個以上でもよい。
また、第1実施形態では、LED31がレンズで覆われている場合について説明したが、前記レンズを省略してもよい。
また、前記各実施形態では、発光体30がLEDを備える場合について説明したが、発光体30としてEL(Electro-Luminescence)など他の半導体発光素子を用いてもよい。
100 電球型照明装置
10 カバー部材
11 開口端部
20,20A ホルダ
30,30A 発光体
31,31A LED(半導体素子)
50,55 電源回路基板
60 収納ケース
65,66 保持部
80 口金
90 レンズ部材
P 放熱体
K 間隙
M 光反射シート(光反射材)

Claims (2)

  1. 一つ又は複数の半導体素子を有する発光体と、前記発光体を覆うカバー部材と、前記カバー部材の開口端部が取り付けられると共に、前記発光体で発生する熱を放出する放熱体と、前記発光体を上方から固定して、当該発光体と前記放熱体とを熱的に接触させる透光性のホルダと、前記放熱体の一端側に取り付けられる口金と、前記口金を介して受電し、前記半導体素子を発光させる電源回路基板と、一端面から他端面まで連通する筒状であり、かつ前記電源回路基板を前記一端面から収納する収納ケースと、を備え、
    前記収納ケースは横断面が非真円形であり、
    該収納ケースの内周における複数の向かい合う箇所にそれぞれ一対の保持部を有し、
    前記保持部により、異なる形状の前記電源回路基板を保持することが可能となることを特徴とする電球型照明装置。
  2. 請求項1に記載の電球型照明装置において、
    前記横断面は略楕円形状であり、
    前記複数の向かい合う箇所は、前記横断面における内周と長軸との交点と、前記横断面における内周と短軸との交点と、の2箇所であることを特徴とする電球型照明装置。
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