JP2014093188A - ランプ及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価且つ簡単な構成により、限られたスペース内においてもセラミック基板を用いた光源モジュールを的確に保持することができるランプ及び照明装置を提供する。
【解決手段】照明光を照射するレンズ部３９の周部にフランジ部３８を有するととともに基端側が開口する筐体３０と、ＬＥＤ４６を実装したセラミック製のモジュール基板４５を有し筐体３０内に配設された光源モジュール３１と、筐体３０の基端部に固設されて当該筐体３０の基端部を閉塞する放熱プレート３２と、フランジ部３８と光源モジュール３１との間に介装されてモジュール基板４５を放熱プレート３２に圧接させる板ばね３３とを有してランプ３を構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、モジュール基板に実装された発光素子を光源とするランプ及び照明装置に関する。

近年、照明装置においては、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）等の発光素子を光源とする照明装置が広く実用化されている。この種の照明装置において、発光素子を実装するモジュール基板としては、放熱性に優れたアルミニウム合金基板等を好適に採用することが可能であるが、この場合、パターン配線等との間で電気的な絶縁性を確保するための絶縁部材が必要となる。そこで、近年では、構造の簡素化の観点から、電気的絶縁性を有するセラミック基板をモジュール基板として採用することが検討されている。

一方、セラミック基板はアルミニウム合金基板等に比べて加工性の面で劣るため、基板上にねじ穴等を安価且つ精度よく加工することが困難である。加えて、セラミック基板はアルミニウム合金基板等に比べて脆いため、熱膨張等の影響が無視できない光源モジュールのモジュール基板をセラミック製とした場合、その保持構造にねじ止め等を採用することは不向きである。

これに対処し、例えば、特許文献１には、装置ベースに複数の金属製の押え板をねじ止めし、この押え板に取り付けた金属製のばねのばね力によって、モジュール基板の裏面を装置ベースに密接させた状態で保持する技術が開示されている。

しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術は、比較的大型な装置ベースに対して、モジュール基板を直接的に組み付ける構成においては有効であるが、例えば、装置ベース等にソケットを介して取り付けられるランプ等においては、スペース上の問題等から転用が困難である。

特開２０１２−１４９５７号公報

そこで、本実施形態は、安価且つ簡単な構成により、限られたスペース内においてもセラミック基板を用いた光源モジュールを的確に保持することができるランプ及び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、実施形態のランプは、照明光を照射する照射部の周部にストッパ部を有するとともに、基端部が開口する筐体と；発光素子を実装したセラミック製のモジュール基板を有し、前記筐体内に配設された光源モジュールと；前記筐体の基端部に固設されて当該筐体の基端部を閉塞する放熱プレートと；前記ストッパ部と前記光源モジュールとの間に介装されて、前記モジュール基板を前記放熱プレートに圧接させる弾性体と；を具備するものである。

また、実施形態の照明装置は、前記ランプと；前記ランプを保持するソケットと；を具備するものである。

本実施形態によれば、安価且つ簡単な構成により、限られたスペース内においてもセラミック基板を用いた光源モジュールを的確に保持することができる。

本実施形態の照明装置の斜視図である。 同上、照明装置を図１のII−II線に沿って示す要部断面図である。 同上、図２の照明装置をソケットとランプとに分解して示す要部断面図である。 同上、ソケットの要部を示す分解斜視図である。 同上、ランプの要部を先端側から示す分解斜視図である。 同上、ランプの要部を基端側から示す分解斜視図である。 同上、ランプ固定用ばねの動作説明図である。 本実施形態の変形例に係わり、照明装置をソケットとランプとに分解して示す要部断面図である。

本実施形態のランプは、照明光を照射する照射部の周部にストッパ部を有するとともに、基端部が開口する筐体と；発光素子を実装したセラミック製のモジュール基板を有し、前記筐体内に配設された光源モジュールと；前記筐体の基端部に固設されて当該筐体の基端部を閉塞する放熱プレートと；前記ストッパ部と前記光源モジュールとの間に介装されて、前記モジュール基板を前記放熱プレートに圧接させる弾性体と；を具備することを特徴としている。

この実施形態で、照射部には、照明光を屈折させて外部に照射するレンズ部を含むことは勿論のこと、照明光をそのまま外部に照射する開口部等であってもよい。

この実施形態で、ストッパ部には、筐体において照射部の周部に形成されたフランジ部、或いは、突起部等のように、弾性体の先端側への移動を規制するものが含まれる。

この実施形態で。モジュール基板をなすセラミックには、酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、窒化ケイ素、酸化マグネシウム、フォルステライト、ステアタイト、低温焼結セラミックから選ばれる何れか、または、これらの複合材料を用いることが可能であり、特に、アルミナを好適に仕様できる。

この実施形態で、発光素子には、例えば、素子基板上に化合物半導体を設けられ各種の発光素子を使用することが可能であり、特に、青色発光をするベアチップ製の青色ＬＥＤを用いることが好ましいが、紫外線或いは緑色光を発する半導体素子等を使用することも可能である。

この実施形態で、弾性体には、高い弾性を有する金属製の板ばね等を好適に用いることが可能であるが、その他、例えば、樹脂製の弾性体等を用いることも可能である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１は照明装置の斜視図、図２照明装置を図１のII−II線に沿って示す要部断面図、図３は図２の照明装置をソケットとランプとに分解して示す要部断面図、図４はソケットの要部を示す分解斜視図、図５はランプの要部を先端側から示す分解斜視図、図６はランプの要部を基端側から示す分解斜視図、図７はランプ固定用ばねの動作説明図である。

図１に示す照明装置１は、例えば、ダウンライトとして好適に用いられる高出力すなわち大光量タイプの照明装置である。この照明装置１は、例えば、屋内の天井部分等に埋設されるソケット２と、このソケット２に保持されるランプ３とを有して構成されている。なお、ダウンライトとして用いられる本実施形態の照明装置１では、その取り付け状態に倣い、適宜、照明光が放射される先端側を「下側」、天井部分に取り付けられる基端側を「上側」と称して説明する。

ソケット２は、例えば、扁平な略円筒形状をなす樹脂成形品で構成されたソケット本体１１を有する。このソケット本体１１の外周部の適所（例えば、所定のピッチ毎に都合６カ所）には、平面視形状が部分円弧状をなす凹溝１２が、ソケット本体１１の上下方向に沿って延設されている。これら凹溝１２の上端部には壁部１２ａが設けられ、この壁部１２ａには、ねじ挿通孔１２ｂが穿設されている。ねじ挿通孔１２ｂには、ソケット２の下側からねじ１３が挿通され、このねじ１３を介して、ソケット２（ソケット本体１１）は天井部分等に固定される。なお、本実施形態において、より具体的には、ソケット２が取り付けられる天井部分等の内部には、アルミニウム合金等からなる放熱器７０が設けられており（図７参照）、ソケット２は、この放熱器７０に対してねじ止めされる。

また、ソケット本体１１の下端部には、略円環状をなす内向フランジ１５が一体形成されている。例えば、図４に示すように、ソケット本体１１の内側において、内向フランジ１５には、２本を１組とする複数組（例えば、３組）のピン１６が立設されている。これら各組のピン１６にはランプ固定用板ばね１７が組み付けられ、このランプ固定用板ばね１７を介して、ソケット２は、内部にランプ３を保持することが可能となっている。

図３，４に示すように、ランプ固定用板ばね１７は、長尺な略矩形形状をなす板ばね本体１７ａを有する。この板ばね本体１７ａの両端部には、筒状のピン挿通部１７ｂが曲げ形成され、これら各ピン挿通部１７ｂにピン１６が挿通されることにより、ランプ固定用板ばね１７はソケット本体１１に装着されている。また、板ばね本体１７ａの略中央部には、ソケット本体１１の内側に突出する係合用爪部１７ｃが一体形成されている。この係合用爪部１７ｃは、例えば、板ばね本体１７ａの中途から「Ｔ字状」に延出する板部材を、側面視略三角形状に曲げ形成することによって形成されている。ここで、本実施形態の板部材は、板ばね本体１７ａの上部側から延出されるものであり、これにより、係合用爪部１７ｃは板ばね本体１７ａの上部側を支点として弾性変形することが可能となっている。なお、例えば、図１乃至図４に示すように、内向フランジ１５には、ランプ固定用板ばね１７の係合用爪部１７ｃに対応する位置に、切欠部１５ａが設けられている。

また、図２乃至図４に示すように、ソケット本体１１の一側部には、コネクタ受容部１８が設けられている。このコネクタ受容部１８は、例えば、３相交流電源用のコネクタ受容部であり、３本を１組とする複数組（例えば、２組）のスリット１８ａが設けられている。各スリット１８ａに対応して、コネクタ受容部１８の内部には、それぞればね接点１８ｂ（図３参照）が設けられ、各ばね接点１８ｂには、それぞれハーネス１９が接続されている。そして、これらのハーネス１９を介して、各ばね接点は電源装置等（図示せず）と電気的に接続させる。

ランプ３は、例えば、基端部が開口する樹脂成形品からなる筐体３０と、筐体３０内に保持された光源モジュール３１と、筐体３０の基端部を閉塞する放熱プレート３２と、筐体３０内において光源モジュール３１を放熱プレート３２側に付勢する弾性体としての板ばね３３と、を有して構成されている。

図６に示すように、筐体３０は、例えば、略円筒形状をなす外筒部３４と、四隅が面取りされた略四角筒形状をなす内筒部３５と、が複数のリブ３６を介して互いに連結された二重筒構造を中心として構成されている。

図２，３，５に示すように、筐体３０の先端部には、外筒部３４側から内筒部３５側にかけて上方に傾斜する円環状のテーパ面部３７が一体形成されている。また、テーパ面部３７の内周には、ストッパ部としての機能を有する円環状のフランジ部（内向フランジ）３８が連設されている。さらに、フランジ部３８の内周には、照射部としての機能を有する部分球面形状のレンズ部３９が一体形成されている。そして、主としてフランジ部３８及びレンズ部３９によって先端側が閉塞された内筒部３５の内部空間が、光源収容室４０として形成されている。

また、筐体３０の外筒部３４には、ソケット２に保持されたランプ固定用板ばね１７の係合用爪部１７ｃにそれぞれ対応する位置に、係合用凹部４１が凹設されている。

さらに、図６に示すように、外筒部３４と内筒部３５との間に形成されたリブ３６の要所には、複数（例えば、４個）のねじ穴４２が設けられている。

図５，６に示すように、光源モジュール３１は、例えば、酸化アルミニウム等を主成分とする絶縁性を有するセラミック製のモジュール基板４５を有する。このモジュール基板４５は、内筒部３５の開口形状と略同形状の外形形状をなす平板状の部材で構成され、その下面側が部品実装面として設定されている。

このモジュール基板４５の部品実装面には、図示しないパターン配線が設けられている。また、モジュール基板４５の部品実装面上において、筐体３０のレンズ部３９に対応する領域には、発光素子である複数のＬＥＤ４６がマトリクス状に実装され（図２，３参照）、これらＬＥＤ４６によって、モジュール基板４５上に発光部４７が形成されている。また、モジュール基板４５の部品実装面には、ＬＥＤ４６群を囲繞する環状の突起部４８が形成され、この突起部４８の内側には、例えば、蛍光体が混入された透光性を有するシリコーン樹脂等からなる封止樹脂４９が充填されている。

また、モジュール基板４５の部品実装面上の一側部には、コネクタ部５０が実装されている。このコネクタ部５０には、コネクタ受容部１８の各スリット１８ａに対応して、例えば、３本を１組とする複数組（例えば、２組）のコネクタ端子５０ａが設けられ、これら各コネクタ端子５０ａは、モジュール基板４５上のパターン配線とそれぞれ電気的に接続されている。なお、モジュール基板４５に対するコネクタ部５０の固定や、パターン配線に対する各コネクタ端子５０ａの電気的な接続は、例えば、ハンダ付け等によって行われている。また、各コネクタ端子５０ａを外部に露出するため、筐体３０（外筒部３４及び内筒部３５）の一側部は、一部開放されている（図６参照）。

このように構成された光源モジュール３１は、発光部４７がレンズ部３９に対向された状態にて、筐体３０の光源収容室４０内に収容されている（図２，３参照）。

放熱プレート３２は、例えば、熱伝導性の高いアルミニウム合金等によって構成されている。この放熱プレート３２は、例えば、図５，６に示すように、外筒部３４と略同径の平面視略円形形状を基本形状とする平板状の部材によって構成され、コネクタ部５０に対応する一側寄りの領域に、凹状の切欠部３２ａが形成されている。また、放熱プレート３２上の要所には、筐体３０のねじ穴４２に対応するねじ挿通孔３２ｂが穿設されている。

このように構成された放熱プレート３２は、ねじ挿通孔３２ｂに挿通されたねじ５５が、ねじ穴４２に螺合されることにより、筐体３０の基端部に固設され（図２，３参照）、これにより、筐体３０の基端部が閉塞される。さらに、放熱性を向上するため、筐体３０に締結固定された後の放熱プレート３２の背面には、例えば、熱伝導性の高いアルミニウム合金等からなる放熱シート５６が貼着されている。ここで、放熱シート５６は、平面視形状が放熱プレート３２と略同一の形状に形成されるものであり、一側に凹状の切欠部５６ａを有する。

図２，３，５，６に示すように、板ばね３３は、光源収容室４０内において、フランジ部３８と光源モジュール３１との間に介装されるものであり、例えば、ステンレス等からなる弾性部材によって構成されている。この板ばね３３は、内筒部３５の開口形状と略同形状の外形形状をなす平板状の部材によって構成されている。但し、板ばね３３の一側部には、コネクタ部５０と干渉を回避するための切欠部３３ａが設けられている。また、板ばね３３上には、光源モジュール３１の発光部４７で発光した光を筐体３０のレンズ部３９に導くための円形の開口部３３ｂが設けられている。

さらに、板ばね３３の縁辺部の要所には、複数（例えば、３個）のばね部３３ｃが設けられている。これらのばね部３３ｃは、例えば、板ばね３３の一部に切り込みを設けることによって形成した切片を上方に折曲させることによって形成されている。そして、板ばね３３がフランジ部３８によって先端側への移動を規制された状態で、各ばね部３３ｃがモジュール基板４５に対して弾性的に接触することにより、光源モジュール３１は放熱プレート３２側に付勢される。そして、この付勢力によって、モジュール基板４５が放熱プレート３２に圧接されて面接触することにより、光源モジュール３１は筐体３０内（光源収容室４０内）に保持されている。

図２，３に示すように、このように構成されたランプ３は、ソケット２に対して下方から挿入される。そして、ランプ３の筐体３０に形成された係合用凹部４１に対し、ソケット２に設けられたランプ固定用板ばね１７の係合用爪部１７ｃが係合されることにより、ランプ３はソケット２に保持される。このとき、コネクタ部５０の各コネクタ端子５０ａは、コネクタ受容部１８のスリット１８ａにそれぞれ挿入され、コネクタ受容部１８内においてばね接点１８ｂと接触する。これにより、ソケット２側とランプ３側とが電気的に接続され、各ＬＥＤ４６に対し、図示しない電源装置からの電力を供給することが可能となる。なお、ソケット２からのランプ３の取り外しは、例えば、ソケット２の内向フランジ１５に形成した切欠部１５ａに板状の治具等を挿入し、係合用凹部４１と係合用爪部１７ｃとの係合を解除することにより、行うことが可能である。

このような実施形態によれば、照明光を照射するレンズ部３９の周部にフランジ部３８を有するととともに基端側が開口する筐体３０と、ＬＥＤ４６を実装したセラミック製のモジュール基板４５を有し筐体３０内に配設された光源モジュール３１と、筐体３０の基端部に固設されて当該筐体３０の基端部を閉塞する放熱プレート３２と、フランジ部３８と光源モジュール３１との間に介装されてモジュール基板４５を放熱プレート３２に圧接させる板ばね３３とを有してランプ３を構成することにより、安価且つ簡単な構成により、限られたスペース内においても光源モジュール３１を的確に保持することができる。すなわち、筐体３０のフランジ部３８と光源モジュール３１との間に板ばね３３を介装し、この板ばね３３の付勢力によってモジュール基板４５を放熱プレート３２に圧接させて筐体３０内に光源モジュール３１を保持することにより、セラミック製のモジュール基板４５にねじ穴等を形成する必要がなく、光源モジュール３１の周辺部等に押え板等を配置する必要もない。従って、安価且つ簡単な構成により、限られた狭隘なスペース内においても光源モジュール３１を的確に保持することができる。加えて、モジュール基板４５を放熱プレート３２に圧接させて面接触させることにより、発光部４７で発生した熱をモジュール基板４５側から放熱プレート３２側へと的確に伝達することができる。

この場合、特に、筐体３０の光源収容室４０の開口形状と略同形状をなす板ばね３３を用いたため、位置決め等が容易になり組み立て作業性が向上する。また、この板ばね３３に開口部３３ｂを設け、発光部４７からレンズ部３９への光の入射を、開口部３３ｂを通過した光のみに制限することにより、板ばね３３に遮光マスクとしての機能を兼用させることができる。さらに、本実施形態では筐体３０がランプ３自体をソケットに保持するための係合用凹部４１と光源モジュール３１を板ばねの弾性に抗して押さえるフランジ部３８とが一体的に形成されている。このため、部品点数がすくなくコストを下げることができる。この場合において、係合用凹部４１がテーパ面部３７を介してフランジ部３８の外側周囲に形成されているため、ランプ３をソケット２に取り付けたときにランプ３の歪みがフランジ部３８に伝わり難くなり光源モジュール３１の押圧力を維持することができる。

また、モジュール基板４５上におけるコネクタ部５０の実装領域に対応付けて、放熱プレート３２に切欠部３２ａを設けることにより、導電性を有する放熱プレート３２に対してモジュール基板４５を圧接させた場合にも、コネクタ部５０に対する放電距離を十分に確保することができる。加えて、発光部４７からの熱が放熱プレート３２を介してコネクタ部５０の実装領域に伝達することを抑制できるため、例えば、コネクタ部５０自体の固定やパターン配線に対する各コネクタ端子５０ａの電気的な接続に用いられるハンダ部等に、モジュール基板４５との熱膨張率の相違等に起因するクラック等が発生することを抑制できる。

ところで、ランプ３側の係合用凹部４１に対してソケット２側の係合用爪部１７ｃを係合させる過程において、例えば、図７に示すように、ランプ固定用板ばね１７は、弾性変形される。すなわち、ランプ固定用板ばね１７の板ばね本体１７ａ及び係合用爪部１７ｃは、ランプ３から受ける応力Ｆによって外周方向に弾性変形される。この場合において、係合用爪部１７ｃは側面視形状が略三角形状をなし、且つ、板ばね本体１７ａの上部側を支点として弾性変形可能な構成であるため、係合用爪部１７ｃには下方への分力ｆが発生する。そして、この分力ｆによって、係合用爪部１７ｃと放熱器７０との間のギャップが拡開されることにより、ランプ３の係合用凹部４１よりも上側の部位を、係合用爪部１７ｃと放熱器７０との間に的確に侵入させることができる。従って、例えば、係合用爪部１７ｃと放熱器７０とのギャップｇを、ランプ３の係合用凹部４１よりも上側の厚さｔに対して若干小さく設定した場合にも、係合用爪部１７ｃを係合用凹部４１に対して的確に係合させることができる。そして、ギャップｇと厚さｔとの関係を上述のように設定することにより、係合用凹部４１は、係合用爪部１７ｃによって常に上方に付勢される。これにより、ランプ３の放熱シート５６は、放熱器７０に対して的確に面接触され、これらの間の好適な熱伝導性が確保される。

ここで、例えば、上述の実施形態において、発光部４７から側方に放射される迷光による筐体３０の温度上昇等を防止するため、例えば、図８に示すように、発光部４７から側方に放射された光をレンズ部３９に向けて反射するリフレクタ６０を、筐体３０（光源収容室４０）内に介装してランプ３を構成することも可能である。この場合、リフレクタ６０は、例えば、フランジ部３８と板ばね３３との間に介装され、リフレクタ６０の基端部側が板ばね３３の開口部３３ｂに嵌合される。これにより、板ばね３３は、光源モジュール３１を放熱プレート３２側に付勢する機能とともに、リフレクタ６０をフランジ部３８側に付勢する機能を有する。そして、このような付勢により、筐体３０内において、リフレクタ６０を光源モジュール３１から離間させた状態で保持することができる。従って、仮に、迷光等の影響によってリフレクタ６０の温度が上昇したとしても、リフレクタ６０からの熱が光源モジュール３１に伝達されることを防止できる。

１…照明装置、２…ソケット、３…ランプ、１１…ソケット本体、１２…凹溝、１２ａ…壁部、１２ｂ…ねじ挿通孔、１５…内向フランジ、１５ａ…切欠部、１６…ピン、１７…ランプ固定用板ばね、１７ａ…板ばね本体、１７ｂ…ン挿通部、１７ｃ…係合用爪部、１８…コネクタ受容部、１８ａ…スリット、１８ｂ…ばね接点、１９…ハーネス、３０…筐体、３１…光源モジュール、３２…放熱プレート、３２ａ…切欠部、３２ｂ…挿通孔、３３…板ばね（弾性体）、３３ａ…切欠部、３３ｂ…開口部、３３ｃ…ばね部、３４…外筒部、３５…内筒部、３６…リブ、３７…テーパ面部、３８…フランジ部（ストッパ部）、３９…レンズ部（照射部）、４０…光源収容室、４１…係合用凹部、４２…ねじ穴、４５…モジュール基板、４６…発光ダイオード（発光素子）、４７…発光部、４８…突起部、４９…封止樹脂、５０…コネクタ部、５０ａ…コネクタ端子、５６…放熱シート、５６ａ…切欠部、６０…リフレクタ、７０…放熱器

Claims (5)

1. 照明光を照射する照射部の周部にストッパ部を有するとともに、基端部が開口する筐体と；
   発光素子を実装したセラミック製のモジュール基板を有し、前記筐体内に配設された光源モジュールと；
   前記筐体の基端部に固設されて当該筐体の基端部を閉塞する放熱プレートと；
   前記ストッパ部と前記光源モジュールとの間に介装されて、前記モジュール基板を前記放熱プレートに圧接させる弾性体と；
   を具備することを特徴とするランプ。
2. 前記弾性体は、板ばねであることを特徴とする請求項１に記載のランプ。
3. 前記光源モジュールは、前記モジュール基板上に実装したコネクタ部を有し；
   前記放熱プレートは、前記モジュール基板上における前記コネクタ部の実装領域に対応する領域に切欠部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のランプ。
4. 前記ストッパ部と前記弾性体との間に介装されて、前記発光素子からの光を前記照射部に向けて反射するリフレクタを有し；
   前記リフレクタは、前記弾性体によって前記ストッパ部に圧接されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のランプ。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のランプと；
   前記ランプを保持するソケットと；
   を具備することを特徴とする照明装置。

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