JP2014160682A - Led電球 - Google Patents

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Abstract

【課題】従来のLED電球は、筒状の基板の軸方向に沿った外側壁と軸方向に直角な外側面にLEDを実装し、前記基板を覆うように透光性カバーを設けることにより、前記基板の軸に直角方向にも強い光を放射させることができ、照射範囲(配光領域)を広くすることができるが、製造工程が複雑となり、製造コストが高くなるという問題があった。
【解決手段】複数のLED光源2と、複数のLED光源2が周状に設けられる光源取り付け面3を有する放熱部と、複数のLED光源2に囲まれ、LED光源2の発光面から光出射方向に突出した柱状の突出部12と、LED光源2の位置及び形状に対応した光取り出し窓が設けられた反射面11とを有する反射体6と、複数のLED光源2及び反射体6を覆い、LED光源からの光の少なくとも一部を反射する透光部5とを備える。
【選択図】図2

Description

本発明は、反射体を用いることにより配光を広くしたLED電球に関する。
近年、発光ダイオード(以下、LEDと記す)を光源とする照明装置の開発が行われており、LEDを光源とするLED電球が提案されている(例えば特許文献1)。
図12に示したのは、特許文献1に記載されている従来のLED電球101の縦断面図である。該LED電球は、筒状の基板102の軸方向に沿った外側壁103と軸方向に直角な外側面104にLED105を実装し、前記基板102を覆うように透光性カバー106を設けてある。前記構成とすることにより、特にLED電球101の前記基板102の軸方向に直角な方向にも強い光を放射させることができ、LED電球101の光度の分布(配光)を広くすることができる。
特開2001−243807号公報
しかし、特許文献1に記載されているLED電球101は、複数のLED105を筒状の基板102の外側壁103と外側面104の何れにも実装させる必要があるため、製造工程が複雑となり、製造コストが高くなるという問題があった。
本願発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、配光を広くしたLED電球を提供することを目的とする。
本発明のLED電球は、複数のLED光源と、前記複数のLED光源が周状に設けられる光源取り付け面を有する放熱部と、前記光源取り付け面の前記複数のLED光源に囲まれた略中央において前記LED光源の発光面から光出射方向に突出した突出部と、前記LED光源の位置に対応した光取り出し部が設けられた反射面とを有し、前記放熱部に取り付けられた反射体と、前記複数のLED光源及び前記反射体を覆い、前記LED光源からの光の少なくとも一部を反射する透光部とを備え、前記突出部は、前記透光部で反射した光を前記透光部の側周面方向に反射することを特徴とする。
本発明によれば、周状に実装された光源から出射された光を、光源の発光面から光出射方向に突出した突出部で反射することにより、光出射方向と異なる方向に光を出射することができるので、反射体を備えるという簡単な構成で、LED電球の配光を広げることが可能となる。
本発明のLED電球は、さらに、前記突出部は、光出射方向の端面を反射体で塞いだ円柱状であることを特徴とする。
本発明によれば、光源から出射した光を光出射方向と反射する際に、光出斜方向の光を突出部が遮ることがなく、例えば円錐状の突出部を有する反射体に比べて配光を広げることが可能となる。
本発明のLED電球は、さらに、前記反射体は、白色のポリカーボネート樹脂からなることを特徴とする。
本発明によれば、反射率の高い白色のポリカーボネート樹脂からなる反射体により、反射体に照射される光の吸収を少なくし効率良く反射させることができる。
本願発明によれば、簡単な構成で、LED電球の配光を広くすることが可能である。
本発明の実施の形態1に係る照明装置の要部組立斜視図である。 図1の照明装置の要部分解斜視図である。 図1の照明装置に用いられる反射体の要部拡大斜視図である。 図1の照明装置に用いられる駆動回路部のブロック図である。 図1の照明装置に用いられる駆動回路部の回路図である。 図1の照明装置の鉛直配光特性図である。 本発明の実施の形態2に係る照明装置に用いられる反射体の要部拡大斜視図である。 本発明の実施の形態2に係る照明装置の鉛直配光特性図である。 照明装置の光路を示す模式図である。 本発明の実施の形態3に係る照明装置に用いられる反射体の要部拡大斜視図である。 本発明の実施の形態4に係る照明装置の概略組立斜視図である。 従来のLED電球の縦断面図である。
以下、本発明の実施の形態に係る照明装置について、図面を用いて説明する。なお、照明装置として、LEDを光源として用いたLED電球を例示して説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る照明装置の要部組立斜視図である。図2は、図1の照明装置の要部分解斜視図である。図3は、図1の照明装置に用いられる反射体の要部拡大斜視図である。図4は、図1の照明装置に用いられる駆動回路部のブロック図である。図5は、図1の照明装置に用いられる駆動回路部の回路図である。なお、図3の反射体の要部拡大斜視図は、反射体のLEDが実装された放熱部に取り付けた状態を示しているので、LEDもあわせて示している。
図1から図5を参照して、実施の形態1に係る照明装置としてのLED電球の構成について説明する。
LED電球1は、光源としての複数(例えば10個)のLED2と、該複数のLEDを実装したガラスエポキシからなるLED基板10と、該複数のLED2を実装したLED基板10を一端面である光源取付け面3に取り付けた放熱部4と、前記複数のLED2からの光を拡散させて照射する透光部としての拡散カバー5と、該拡散カバー5で拡散されてLED側に反射した一部の光を反射する反射体6と、前記放熱部4の内部に設けられた空洞の収容部(図示せず)に収容されて前記LED2を駆動する駆動回路部52と、前記収容部に嵌合されて前記駆動回路部52と前記放熱部4の電気的絶縁性を保持する筒状の絶縁ソケット8と、該絶縁ソケット8の一端に螺合されて商用電源と接続される口金9とを備えている。
前記LED2は、青色LED素子を黄色蛍光体を含有する封止樹脂で封止した表面実装型LEDであり、青色LED素子からの青色光と黄色蛍光体が青色LED素子からの光により励起されて発光する黄色光により、擬似白色の発光が可能である。
放熱部4は、例えばアルミニウム等の軽量かつ熱伝導性が高い金属からなり、外周面に複数枚の放熱フィンを有している。また、放熱部4の一端面の光源取付け面3には、電気的絶縁性を有するガラスエポキシからなるLED基板を取り付けているが、熱伝導率の高いアルミニウム基板をLED基板として用いて放熱部に取り付けても良い。なお、アルミニウム基板を用いる場合には、LED基板と放熱部との電気的絶縁性を保持するために絶縁シートを介して放熱部に取り付けることが好ましい。さらに、図示しないが、光源取付け面3には、放熱部4の収容部に収容されている駆動回路部52とLED2を接続する配線を挿通する配線挿通孔が設けられている。
拡散カバー5は、ポリカーボネート樹脂からなる乳白色の円筒形状のカバーであり、ポリカーボネート樹脂に拡散粒子を混合することにより、LED2からの光を拡散させて外部に出射する。また、LED2から出射されて拡散カバー5で拡散される光の一部は、拡散カバー5の光透過率に応じて、拡散カバー5を透過せずに、円筒内部のLED側に反射される。
また、拡散カバー5は、天面14の円筒内部側に拡散カバー5とは別体の拡散板(図示せず)を貼付することにより、天面14の光透過率を天面14の周囲の側周面15の光透過率よりも小さくしている。つまり、拡散カバー5の天面14を第1部分、側周面15を第2部分とすると、第1部分の光透過率を第2部分の光透過率よりも小さくして、拡散カバー5を構成していることになる。なお、拡散カバー5および拡散板での光の吸収が僅かで略同一と考えると、光透過率が小さいほど、拡散カバー5を透過せずに反射される光が多くなる。
拡散カバー5を前記構成とすることによって、拡散カバー5の天面14から出射される光量は減少し、その減少した光量の光は拡散カバー5の内部および反射体6で反射して、光透過率の大きい側周面から出射される可能性が高くなる。従って、光源が指向性の強いLEDであっても、拡散カバー5の天面14および側周面15からなる全体から光を出射することができるので、LED電球の配光を広くすることができる。
なお、実施の形態1では、拡散カバー5の天面14の光透過率を側周面15の光透過率よりも小さくするために、天面14に拡散板を貼付するという構成としているが、これ限定されず、拡散カバー5の天面14の厚さを側周面15の厚さよりも厚くすることによって天面14の光透過率を小さくしてもよく、また、天面14と側周面15を別の材料で形成し、天面14を側周面15よりも光透過率が小さい材料とすることにより実現していてもよい。
反射体6は、反射率が高い白色のポリカーボネート樹脂からなり、放熱部4の光源取付け面3の形状に合わせた円板状の反射面11と、該反射面11の略中央に設けられる円筒状の突出部12から構成される。
また、反射面11は、光源取り付け面3に実装されたLED2の位置および形状に対応した複数の光取り出し窓13を有しており、反射体6は、LED2が実装されている側と同一面側の放熱部4の光源取付け面3に取付けられる。また、反射体6は、突出部12が円周状に実装された複数のLED2の略中央部にLED2の発光面から光出射方向に突出するように設けられる。
なお、反射体6は、突出部12と反射面11が一体的に成形されているので、反射面11を光源取付け面3に取り付けることで、突出部12および反射面11を一括して放熱部4に取り付けることができる。よって、製造工程を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。
また、反射体6は、LED2からの光および拡散カバー5で反射した光を再度反射することによりLED電球の配光を広くしているが、この点については、配光図を示しながら、詳細に後述する。
次に、駆動回路部について詳細に説明する。
駆動回路部52は、口金9及び口金9から配設された配線により商用電源と電気的に接続されており、商用電源はまず保護回路部53に接続される。保護回路部53は、定格以上の過電流が流れると切断して駆動回路部52(特に制御IC64)及びLEDを保護する電力ヒューズ(第1の電力ヒューズ60・第2の電力ヒューズ61)と、駆動回路部52の周囲の雰囲気の温度が所定の温度以上になると切断して駆動回路部52(特に制御IC64)及びLED2を保護する温度ヒューズ62と、過電圧から駆動回路部52(特に制御IC64)及びLED2を保護するバリスタ59から構成される。
保護回路部53の出力端は、フィルタ回路部54に接続される。フィルタ回路部54は、コンデンサC1、抵抗R2、チョークコイルL1から構成される。フィルタ回路部54によって、商用電源から供給される交流に含まれるノイズが除去される。
フィルタ回路部54の出力端は、整流回路部55に接続される。整流回路部55は、4つのダイオードから構成されるダイオードブリッジ63であって、供給された交流が全波整流されて出力される。
整流回路部55の出力端は、平滑回路部56に接続される。平滑回路部56は平滑コンデンサであって、整流回路部55で全波整流された電流を直流に平滑化する。なお、平滑コンデンサC2として、例えば大容量の電解コンデンサが用いられる。
平滑回路部56の出力端は、定電流制御部57に接続される。定電流制御部57は制御ICであって、平滑回路部56から入力される直流を制御して、直列に接続された複数のLED2に定電流を供給する。なお、定電流制御部57は、内部に降圧回路としてのトランスを内蔵しており、LED2の駆動電圧の大きさに降圧している。
また、定電流制御部57の出力端の1つはLED2の入力端に接続され、定電流制御部57の出力端のもう1つは調光回路部58に接続される。調光回路部58はフォトカプラであって、調光信号を伝達する。
図5の駆動回路部の回路図を用いて、各電子回路部品の接続関係をより詳細に説明する。
交流である商用電源にバリスタ59が並列に接続され、さらに商用電源の一端に第1の電力ヒューズ60が接続され、他端に第2の電力ヒューズ61と温度ヒューズ62が接続されている。次に、保護回路部53の出力端に、直列に接続された抵抗R2とコンデンサがC1並列に接続され、第1の電力ヒューズ60の出力端にチョークコイルL1が接続されている。
さらに、ダイオードブリッジ63及び平滑コンデンサC2が順に並列に接続され、平滑コンデンサC2の一端は定電流制御部57である制御IC64に接続されている。制御IC64の出力端の1つは複数のLEDからなる光源モジュール2に接続され、出力端の1つは調光回路部58である第1のフォトカプラ65及び第2のフォトカプラ66に接続されている。
調光制御を行う場合は、制御IC64に、第1のフォトカプラ66から出力される調光信号を入力して、制御IC64が調光信号に応じて、LEDに調光された電流を供給することにより為される。より詳細に説明すると、位相制御部(図示せず)を駆動回路部52の電源入力側に設け、商用電源からの交流を位相制御機部で位相制御して調光を行うための電源波形を出力する。次に、第1のフォトカプラ66は、前記電源波形に応答して、調光信号を制御IC64に送信し、制御IC64は前記調光信号に応じた出力制御(PWM制御)を行うことによって、光源モジュール2は調光される。
以上の構成により、LEDに商用電源から供給される交流が定電流に変換されて入力されるので、LEDは所定の輝度で発光する。また、調光回路部58を制御することにより、異なる輝度に切り替えて発光させることができる。定電流制御部57に外部から調光を切り替える信号を入力することによって、LEDの輝度を変える構成とすることができる。
なお、上記駆動回路部52の回路構成は一例であって、それぞれの回路部の構成は限定されるものではない。例えば、駆動回路部は、電力ヒューズ、温度ヒューズ及びバリスタからなる保護回路を備えているが、電力ヒューズ、温度ヒューズ及びバリスタの全てを有している必要はなく、その中の1つのみ有していてもよい。また、照明装置は、保護回路部と調光回路部の一方のみを有していてもよい。
次に、LED電球の配光について説明する。
図6は、図1のLED電球の鉛直配光特性図である。図6の図中のA−A´線は円筒状の突出部を有する反射体を備えた実施の形態1のLED電球(以下、LED電球Aと記す)の配光を示し、B−B´線は突出部を取り除いた円板状の反射面のみを有する反射体を備えた図1のLED電球(以下、LED電球Bと記す)の配光を示し、C−C´線は突出部を取り除いた円板状の反射面のみを有する反射体を備え、さらに拡散カバーから拡散板を取り除いた図1のLED電球(以下、LED電球Cと記す)の配光を示す。
なお、鉛直配光特性図とは、LED電球の各方向に対する光度の分布(配光)を示す鉛直配光曲線図であり、周方向は、光源であるLEDの光中心を通る鉛直線(光軸)となす角度を、径方向は最大値を100%として相対表示した光度を夫々示している。
図6に示すように、実施の形態1のLED電球Aの配光は、LED電球B及びLED電球Cの何れの配光よりも広くなっている。特に、LED電球Cと比較して、光軸となす角が略25°から略150°の間で光度が大きくなっており、配光が広くなっている。また、光軸となす角が略0°から略20°の間では、逆に光度が小さくなっている。これは、鉛直方向に出射される光を光透過率の小さい拡散カバー5の天面14で反射し、さらにその反射した光を反射体6にて再度反射することによって、拡散カバー5の光透過率の大きい側周面15から光を出射するようにしているからである。
つまり、言い換えると、反射体6および拡散カバー5における反射を利用することによって、LED2から出射された光を天面14から側周面15に配分して出射することにより、LED2から出射された光を効果的に活用して、LED電球の配光を広げることが可能となる。
また、LED電球Aの配光が、円筒状の突出部のないLED電球Bの配光と比べても広くなっていることから、円筒状の突出部が配光を広げていることが分かる。なお、実施の形態1の反射体の突出部は円筒状であるが、筒の光出射方向の端面を反射体で塞いだ円柱状の反射体でも同様の効果を得ることができる。
以上、説明したように、円筒状の突出部を有する反射体を設けるという簡単な構成で、指向性のあるLEDを光源として用いたLED電球であっても、従来の白熱電球のように配光が広い照明が可能となる。
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2に係る照明装置としてのLED電球について説明する
図7は、実施の形態2の照明装置に用いられる反射体の要部拡大斜視図である。実施の形態2の照明装置は、実施の形態1の照明装置と反射体を除いて同一の構成である。同一の構成については、同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
実施の形態2のLED電球に用いられる反射体23も、実施の形態1と同様に反射率が高い白色のポリカーボネート樹脂からなり、放熱部4の光源取付け面3の形状に合わせた円板状の反射面11と、該反射面11の略中央に設けられる円錐状の突出部22から構成される。また、反射面11は、光源取り付け面3に実装されたLED2の位置および形状に対応した複数の光取り出し窓13を有しており、反射体23は、LED2が実装されている側と同一面側の放熱部4の光源取付け面3に取付けられる。さらにまた、反射体23は、突出部22が円周状に実装された複数のLED2の略中央部にLED2の発光面から光出射方向に突出するように設けられる。
なお、突出部22は、反射面11に一体的に成形されているので、反射面11を光源取付け面3に取り付けることで、突出部22および反射面11を一括して放熱部4に取り付けることができるので、製造工程を簡略化することができる。
図8は、実施の形態2のLED電球の鉛直配光特性図である。図8の図中のD−D´線は円筒状の突出部を有する反射体を備えた図1のLED電球(以下、LED電球Dと記す)の配光を示し、E−E´線は実施の形態2に係る円錐状の突出部を有する反射体を備えた図1のLED電球(以下、LED電球Eと記す)の配光を示し、F−F´線は突出部を取り除いた円板状の反射面のみの反射体を備えた図1のLED電球(以下、LED電球Fと記す)の配光を示す。なお、LED電球DからLED電球Fは、何れも拡散カバーから拡散板を取り除いている。
図8に示すように、実施の形態2のLED電球Eの配光は、LEDの発光面から突出した突出部を有する反射体を備えていないLED電球Fの配光よりも広くなっているが、円筒状の突出部を有する反射体を備えたLED電球Dの配光よりも、配光が狭くなっている。このことにより、LEDの発光面よりも突出した突出部を有する反射体を備えることにより、配光を広くすることができるが、突出部の形状が円錐状の場合よりも円筒状の場合の方が配光が広くなることが分かる。
この点について、LEDから出射された光の光路を示す模式図を用いて説明する。
図9は、円筒状の突出部を有する反射体を備えたLED電球(LED電球D)および円錐状の突出部を有する反射体を備えたLED電球(LED電球E)のLEDから出射された光の光路を示す模式図である。図9(A)が円筒状の突出部を有する反射体を備えるLED電球Dの模式図であり、図9(B)が円錐状の突出部を有する反射体を備えるLED電球Eの模式図である。
図9に示すように、何れのLED電球においても、LEDから出射された光は指向性が強いため、大部分の光は天面に到達し、一部が拡散カバーを透過し外部に出射され、一部が拡散カバーで拡散反射される。しかし、LEDの光源の指向性が強くても、一部の光は、図に示すように反射体に直接到達し反射される。この時、反射体の突出部が円筒状である場合(LED電球D)の方が、突出部が円錐状である場合(LED電球E)よりも、突出部の反射面がLEDの光の光軸方向に対して平行に近いので、より多くに光が側周面方向に反射されて、拡散カバーの側周面から出射される。よって、LED電球Dの方が、LED電球Eよりも配光が広くなることになる。
また、図6および図8を参照して、拡散カバーの天面に拡散板を貼付したLED電球Aの配光が、拡散カバーの天面に拡散板を有しないLED電球Dの配光よりも広くなっている。従って、拡散カバーのLEDに対向する天面である第1部分の光透過率を、第1部分を囲む側周面である第2部分の光透過率よりも小さくすることによって、LED電球の配光が広くすることが可能となる。
(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3に係る照明装置としてのLED電球について説明する。
図10は、実施の形態3の照明装置に用いられる反射体の要部拡大斜視図である。実施の形態3の照明装置は、実施の形態1の照明装置と反射体を除いて同一の構成である。同一の構成については、同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
実施の形態3のLED電球に用いられる反射体33も、実施の形態1と同様に反射率が高い白色のポリカーボネート樹脂からなり、放熱部4の光源取付け面3の形状に合わせた円板状の反射面11と、該反射面11の略中央に設けられる半球状の突出部32から構成される。また、反射面11は、光源取り付け面3に実装されたLED2の位置および形状に対応した複数の光取り出し窓13を有しており、反射体33は、LED2が実装されている側と同一面側の放熱部4の光源取付け面3に取付けられる。また、反射体33は、突出部32が円周状に実装された複数のLED2の略中央部にLED2の発光面から光出射方向に突出するように設けられる。
実施の形態3のLED電球においても、反射体33が、LED2の発光面から突出する半球状の突出部32を有しているので、上述したように、LED2から出射された光および拡散カバー5の天面14で反射された光が側周面15から出射される可能性が高くなるので、LED電球の配光を広くすることが可能となる。
(実施の形態4)
次に、本発明の実施の形態4に係る照明装置としてのLED電球について説明する。
図11は、実施の形態4の照明装置の概略組立斜視図である。実施の形態4の照明装置は、実施の形態1の照明装置と放熱部を除いて同一の構成である。同一の構成については、同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
実施の形態4のLED電球41は、放熱部42が円筒形状であって、円筒の軸方向に平行な複数の非常に浅い放熱溝43(略1.5mmの深さ)を有している。なお、放熱部43はアルミニウム等の軽量かつ熱伝導性が高い金属からなり、形状を除いて、実施の形態1の放熱部と同様である。放熱溝43を浅くすることにより、放熱溝43の清掃性が高まり、室内だけでなく鶏舎等の埃の多い屋外であっても、設置が可能となる。
また、図示していないが、拡散カバー5の内部は、実施の形態1と同様に、放熱部43の一端面の光源取り付け面に複数のLEDが円周状に実装されており、さらに、複数のLEDで囲まれる略中央にLEDの発光面から突出した突出部を有する反射体を備えている。なお、突出部の形状は円筒状に限定されず、円錐状、半球状または多角錐状等でも構わない。このような構成とすることにより、実施の形態4のLED電球41も、図6及び図8の鉛直方向配光特性図で示したように、LED電球の配光を広くすることが可能となる。
以上の実施の形態の説明において、LED電球を本発明の照明装置の一例として説明したが、これに限定されず、スポットライト、ダウンライト等の反射体を用いて配光を制御する照明装置であってもよい。また、光源は、LEDに限定されず、他の半導体発光素子、EL(Electroluminescence)等であってもよい。また、光源のLEDは擬似白色のLEDに限定されず、電球色や昼白色といった色温度の異なるLEDでもよい。さらに、白色に限定されず、他の色のLEDであってもよい。
1、41 照明装置
2 LED(光源)
6、23、33 反射体
11 反射面
12、22、32 突出部
14 天面(第1部分)
15 側周面(第2部分)

Claims (3)

  1. 複数のLED光源と、
    前記複数のLED光源が周状に設けられる光源取り付け面を有する放熱部と、
    前記光源取り付け面の前記複数のLED光源に囲まれた略中央において前記LED光源の発光面から光出射方向に突出した突出部と、前記LED光源の位置に対応した光取り出し部が設けられた反射面とを有し、前記放熱部に取り付けられた反射体と、
    前記複数のLED光源及び前記反射体を覆い、前記LED光源からの光の少なくとも一部を反射する透光部と
    を備え、
    前記突出部は、前記透光部で反射した光を前記透光部の側周面方向に反射することを特徴とするLED電球。
  2. 前記突出部は、光出射方向の端面を反射体で塞いだ円柱状であることを特徴とする請求項1に記載のLED電球。
  3. 前記反射体は、白色のポリカーボネート樹脂からなることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のLED電球。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5995518U (ja) * 1982-12-17 1984-06-28 ホーチキ株式会社 照明ランプ
JP2009021082A (ja) * 2007-07-11 2009-01-29 Sharp Corp 照明装置

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