JP2015072846A - 照明用光源および照明装置 - Google Patents

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誠 甲斐
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Yoshinori Kakuno
吉典 覚野
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Tomonari Hashimoto
智成 橋本
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Abstract

【課題】グローブを簡易に設置できる照明用光源照明用光源を提供する。
【解決手段】LEDモジュール10と、開口部31を有し、LEDモジュール10を覆うグローブ30と、グローブ30の開口部31を塞ぐように配置され、LEDモジュール10を支持する基台20と、グローブ30の開口部31および基台20を囲む第1開口部を有する筐体(ヒートシンク70または筐体60)とを備え、グローブ30は、開口部31の端部から突出する突出部32を有し、基台20は、突出部32が挿入される穴部20aを有する。
【選択図】図2

Description

本発明は、照明用光源およびこれを備えた照明装置に関する。
発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等の半導体発光素子は、小型、高効率および長寿命であることから、様々な製品の光源として期待されている。中でも、LEDを用いた電球形ランプ(LED電球)は、従来から知られる電球形蛍光灯や白熱電球に代替する照明用光源として開発が進められている(例えば特許文献1)。
LED電球は、例えば、LEDモジュールと、LEDモジュールを覆うグローブと、LEDモジュールを支持する基台と、LEDモジュールを駆動する駆動回路と、駆動回路を囲むように構成された筐体と、電力を受電する口金とを備える。
特開2006−313717号公報
グローブは、例えば基台に設置される。この場合、グローブを固定するために、グローブと筐体との隙間にシリコーン樹脂等の接着剤を塗布する。
しかしながら、グローブと筐体との隙間から接着剤がはみ出してグローブの表面に露出すると、LED電球の配光特性や見栄えが悪くなるという問題がある。特に、グローブと筐体との周方向における全隙間に接着剤を塗布すると、接着剤のはみ出し量が多くなり、配光特性や見栄えが著しく悪くなってしまう。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、グローブを簡易に設置できる照明用光源および照明装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る照明用光源の一態様は、発光モジュールと、開口部を有し、前記発光モジュールを覆うグローブと、前記グローブの前記開口部を塞ぐように配置され、前記発光モジュールを支持する基台と、前記グローブの前記開口部および前記基台を囲む第1開口部を有する筐体とを備え、前記グローブは、前記開口部の端部から突出する突出部を有し、前記基台は、穴部を有し、前記グローブは、前記突出部が前記穴部に挿入されることによって前記基台に固定されていることを特徴とする。
また、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記穴部は、貫通孔であり、前記突出部は、前記貫通孔に挿通されており、かつ、前記基台に係止される係止爪を有する、としてもよい。
また、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記穴部および前記突出部は、複数設けられている、としてもよい。
また、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記筐体は、金属製である、としてもよい。
また、本発明に係る照明用光源の一態様において、さらに、前記筐体を囲むように構成された樹脂製の外郭筐体を備える、としてもよい。
また、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記筐体は、樹脂製の外郭筐体である、としてもよい。
また、本発明に係る照明用光源の一態様において、さらに、予め環状に形成された弾性体である第1シール部材を備え、前記第1シール部材は、前記グローブの前記開口部と前記筐体の前記第1開口部とに挟持されている、としてもよい。
また、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記第1シール部材は、樹脂製である、としてもよい。
また、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記第1シール部材は、前記基台の上に配置されている、としてもよい。
また、本発明に係る照明用光源の一態様において、前記基台は、前記発光モジュールが載置される載置部と、前記載置部の側部に設けられたフランジ部とを有し、前記第1シール部材は、前記フランジ部の上に配置されている、としてもよい。
また、本発明に係る照明装置の一態様は、上記いずれかの照明用光源の一態様を備えることを特徴とする。
本発明によれば、簡易にグローブが設置された照明用光源および照明装置を実現できる。
実施の形態に係る電球形ランプの一部切り欠き斜視図 実施の形態に係る電球形ランプの断面図 実施の形態に係る電球形ランプの分解斜視図 実施の形態に係る電球形ランプにおけるグローブの構成を示す斜視図 実施の形態に係る電球形ランプにおける基台の構成を示す斜視図 実施の形態に係る電球形ランプにおける第1シール部材の周辺の構造を示す部分断面図(図2の領域Xの拡大図) 実施の形態に係る電球形ランプにおける第1シール部材の周辺の構造を示す部分斜視図(図2の領域Xの拡大斜視図) 実施の形態に係る電球形ランプにおけるグローブの取り付け方法を説明するための図 実施の形態に係る照明装置の概略断面図
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、並びに、工程および工程の順序などは、一例であって本考案を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。
以下の実施の形態では、照明用光源の一例として、電球形蛍光灯または白熱電球の代替品となる電球形のLEDランプ(LED電球)について説明する。
[電球形ランプの全体構成]
まず、本実施の形態に係る電球形ランプ1の全体構成について、図1〜図3を用いて説明する。
図1は、実施の形態に係る電球形ランプ1の一部切り欠き斜視図である。図2は、実施の形態に係る電球形ランプ1の断面図である。図3は、実施の形態に係る電球形ランプ1の分解斜視図である。
なお、図1では、グローブ30内のLEDモジュール10を図示するために、グローブ30の一部が切り欠かれて図示されている。
また、図2において、紙面上下方向に沿って描かれた一点鎖線は電球形ランプ1のランプ軸J(中心軸)を示しており、本実施の形態において、ランプ軸Jは、グローブ30の軸(グローブ軸)と一致している。また、ランプ軸Jとは、電球形ランプ1を照明装置(図3に図示せず)のソケットに取り付ける際の回転中心となる軸であり、口金90の回転軸と一致している。また、図2において、駆動回路40は断面図ではなく側面図で示されている。
また、図3では、駆動回路40およびリード線40a〜40dは、省略されている。
図1〜図3に示すように、電球形ランプ1は、LEDモジュール10と、開口部31を有し、LEDモジュール10を覆うグローブ30と、グローブ30の開口部31を塞ぐように配置され、LEDモジュール10を支持する基台20と、グローブ30の開口部31および基台20を囲む第1開口部70aを有するヒートシンク70とを備え、グローブ30は、開口部31の端部から突出する突出部32を有し、基台20は、突出部32が挿入される穴部20aを有する。
本実施の形態において、電球形ランプ1は、さらに、回路ケース50と、筐体60と、口金90と、第2シール部材120と、第3シール部材130と、第4シール部材140とを備える。
本実施の形態において、電球形ランプ1は、グローブ30と筐体60と口金90とによって外囲器が構成されている。
以下、本実施の形態に係る電球形ランプ1の各構成部材の詳細について、図1〜図3を参照しながら説明する。
[グローブ]
まず、グローブ30の構成について、図1〜図3および図4を用いて説明する。図4は、実施の形態に係る電球形ランプにおけるグローブの構成を示す斜視図である。
図1〜図3に示すように、グローブ30は、LEDモジュール10を覆う透光性カバーであって、LEDモジュール10から放出される光をランプ外部に取り出すように構成されている。つまり、グローブ30の内面に入射したLEDモジュール10の光は、グローブ30を透過してグローブ30の外部へと取り出される。
グローブ30は、開口部31を有する中空部材であり、開口部31とは反対側の頂部が閉塞された形状である。図2に示すように、グローブ30は、例えば、ランプ軸Jを軸とする中空の回転体であり、本実施の形態では、開口部31が絞られた略半球状に構成されている。
図4に示すように、グローブ30の開口部31には突出部32が設けられている。突出部32は、開口部31の開口端部から基台20に向かって突出するように設けられている。図2に示すように、グローブ30は、突出部32を基台20の穴部20aに挿入させて基台20に配置されている。
具体的には、図2〜図4に示すように、突出部32には係止爪32aが設けられている。係止爪32aは、貫通孔である穴部20aに引っ掛かるように構成されており、例えば、先端が屈曲するように構成されている。
グローブ30の材質としては、シリカガラス等のガラス材、または、アクリル(PMMA)やポリカーボネート(PC)等の樹脂材等からなる透光性材料を用いることができる。なお、グローブ30を樹脂製にすることによって、係止爪32aを有する突出部32を容易に形成することができる。
グローブ30には、LEDモジュール10から放出される光を拡散させるための拡散処理が施されていることが好ましい。例えば、グローブ30の内面または外面に光拡散膜(光拡散層)を形成することでグローブ30に光拡散機能を持たせることができる。
具体的には、シリカや炭酸カルシウム等の光拡散材を含有する樹脂や白色顔料等をグローブ30の内面または外面の全面に塗布することによって光拡散膜を形成することができる。あるいは、グローブ30に複数の光拡散ドットまたは複数の微小な窪みを形成することによって、グローブ30に光拡散機能を持たせることもできる。このように、グローブ30に光拡散機能を持たせることにより、LEDモジュール10からグローブ30に入射する光を拡散させることができるので配光角を広くすることができる。
なお、グローブ30に光拡散機能を持たせずに、内部のLEDモジュール10が視認できるようにグローブ30を透明にしてもよい。また、本実施の形態において、グローブ30の形状は半球状としたが、これに限らない。グローブ30の形状としては、回転楕円体または偏球体であっても構わない。例えば、一般電球形状であるA型の電球のバルブに準拠した形状のグローブを用いることもできる。
[発光モジュール]
LEDモジュール10は、所定の色(波長)の光を放出する発光装置(発光モジュール)である。本実施の形態におけるLEDモジュール10は、白色光を放出するように構成されている。
LEDモジュール10は、グローブ30の内方に配置されている。図2に示すように、本実施の形態において、LEDモジュール10は、基台20に載置されており、駆動回路40から供給される電力によって発光する。
図1に示すように、LEDモジュール10は、基板11と、基板11に実装された発光素子12を備える。なお、本実施の形態において、LEDモジュール10は、ランプ軸Jと基板11とが交差するように配置されている。
基板11は、発光素子12を実装するための実装基板である。基板11は、例えば、平面視において略円形の板状基板であって、基台20の上に取り付けられている。基板11としては、例えば、アルミニウム等の金属の基材に絶縁被膜を施すことで得られるメタルベース基板、アルミナ等のセラミック材料の焼結体であるセラミックス基板、または、樹脂材料からなる樹脂基板等が用いられる。なお、基板11の形状は、円形に限らず、矩形状の基板を用いてもよい。
基板11の表面には、給電部として一対の電極端子が設けられている。一対の電極端子の各々には、駆動回路40から導出されるリード線が接続される。また、基板11の表面には、電極端子と複数の発光素子12とを電気的に接続するための金属配線がパターン形成されている。
発光素子12は、基板11の片面上に複数個実装されている。本実施の形態では、18個の発光素子12が、基板11の上面のランプ軸Jを中心とする円周上に平面配置されている。各発光素子12は、それぞれの主光出射方向が電球形ランプ1の前方(本実施の形態におけるZ軸の正の方向)に向けた姿勢で実装されている。
本実施の形態における発光素子12は、個々にパッケージ化された表面実装(SMD:Surface Mount Device)型のLED素子であり、図1に示すように、容器(パッケージ)12aと、容器12a内に配置されたLEDチップ12bと、LEDチップ12bを封止する封止部材12cとを備える。
容器12aは、白色樹脂などによって成形されており、逆円錐台形状の凹部(キャビティ)を有する。凹部の内側面は傾斜しており、LEDチップ12bからの光を上方に反射させるように構成されている。
LEDチップ12bは、容器12aの凹部の底面に実装されている。LEDチップ12bは、所定の直流電力により発光する半導体発光素子の一例であって、単色の可視光を発するベアチップである。LEDチップ12bは、例えば、通電されると青色光を発する青色LEDチップである。
封止部材12cは、シリコーン樹脂等の透光性の絶縁性樹脂材料である。本実施の形態における封止部材12cは、LEDチップ12bからの光の波長を変換する波長変換材12dとして蛍光体を含む。つまり、封止部材12cは、透光性樹脂に蛍光体が含有された蛍光体含有樹脂であり、LEDチップ12bからの光を所定の波長に波長変換(色変換)する。封止部材12cは、容器12aの凹部に充填されている。
封止部材12cとしては、例えばLEDチップ12bが青色LEDである場合、白色光を得るために、YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系の黄色蛍光体粒子をシリコーン樹脂に分散させた蛍光体含有樹脂を用いることができる。これにより、黄色蛍光体粒子は青色LEDチップの青色光によって励起されて黄色光を放出するので、封止部材12cからは、励起された黄色光と青色LEDチップの青色光との合成光として白色光が放出される。なお、封止部材12cに、シリカ等の光拡散材を含有させても構わない。
このように構成される18個の発光素子12は、例えば直列接続されており、図2に示すように、リード線40aおよびリード線40bを介して駆動回路40から直流電力が供給される。これにより、18個の発光素子12のそれぞれが発光する。
なお、本実施の形態では、発光素子12に波長変換材12dを用いたが、波長変換材12dは必ずしも必要ではない。つまり、LEDチップ12bからの光を波長変換(色変換)させずに発光素子12から放出させてもよい。また、本実施の形態では、発光素子12に封止部材12cを用いたが、封止部材12cについても必ずしも必要ではない。
また、本実施の形態におけるLEDモジュール10において、照明光として白色光を放出する発光素子12を用いたが、植物の育成を促す波長の光(植物育成光)を放出する発光素子12を用いてもよい。この場合、照明光(白色光)を放出する発光素子12および植物育成光を放出する発光素子12のいずれか一方を用いてもよいし、両方を用いてもよい。植物育成光は、例えば、赤色光である。赤色光を発する発光素子12は、例えば、容器12aと赤色光を放出するLEDチップ12bとによって構成することができる。
また、LEDモジュール10において、発光素子12の数および配置レイアウトは特に限定されるものではなく、LEDモジュール10は1以上の発光素子12を有していればよい。また、例えば、複数の発光素子12は、基板11上において複数の環状に配置されていてもよいし、マトリックス状に配置されていてもよい。
また、複数の発光素子12の接続の態様(直列接続、並列接続、および、直列接続と並列接続との組み合わせの接続のいずれか、など)は特に限定されるものではなく、例えば、発光素子12を9個ずつ直列に接続し、それぞれ9個の発光素子12からなる2組の発光素子12群を並列に接続してもよい。
また、基板11上の金属配線のパターンは特に限定されるものではなく、上記のように、基板11上に実装された発光素子12に必要な電力を供給することができれば、どのようなパターンが採用されてもよい。
[基台]
次に、基台20(モジュールプレート)の構成について、図1〜図3および図5を用いて説明する。図5は、実施の形態に係る電球形ランプにおける基台の構成を示す斜視図である。
図2に示すように、基台20は、LEDモジュール10を支持する支持部材(支持台)であり、例えば、ランプ軸Jと直交するような平面を有する略円板状の部材である。LEDモジュール10は、止め金具、ねじ、または接着剤などにより基台20に固定されている。
図5に示すように、基台20は、段差部を有するように構成されており、LEDモジュール10が載置される載置部21と、載置部21の側部に設けられたフランジ部22とを有する。
フランジ部22は、ヒートシンク70との接続部を構成する。具体的には、フランジ部22はヒートシンク70に嵌め込まれており、フランジ部22の外周面とヒートシンク70の内周面とは接触している。これにより、LEDモジュール10から伝導した基台20の熱をヒートシンク70に効率良く伝導させることができる。
また、基台20には、穴部20aと、貫通孔20bと、凹部20cとが設けられている。具体的には、穴部20aは、載置部21とフランジ部22との境界部分に設けられている。また、貫通孔20bは、載置部21の中央部に設けられている。また、凹部20cは、フランジ部22の外周端部に設けられている。
図2に示すように、穴部20aにはグローブ30の突出部32が挿入される。本実施の形態における穴部20aは貫通孔であり、上述のように、突出部32が穴部20aに挿入されると係止爪32aが基台20の裏面に引っ掛かる。図5に示すように、穴部20aは、載置部21の周方向に沿って120度間隔で設けられている。つまり、穴部20aは基台20の3箇所に設けられている。
図2に示すように、貫通孔20bは、駆動回路40から導出される一対のリード線40aおよび40bが挿通される。基台20のLEDモジュール10側に導出されている。一対のリード線40aおよび40bのそれぞれは、LEDモジュール10の基板11に接続されている。これにより、LEDモジュール10と駆動回路40とが電気的に接続されている。
凹部20cは、ヒートシンク70の一部をかしめる時のガイド溝である。ヒートシンク70の開口部に基台20が嵌め合わされた状態で、凹部20cの位置においてヒートシンク70の第1開口部70aの一部をかしめることによって、基台20とヒートシンク70とが固定される。本実施の形態において、凹部20cは、4箇所に設けられている。なお、基台20とヒートシンク70とをかしめによって固定するのではなく、シリコーン樹脂等の接着剤によって固定してもよい。
また、基台20は、LEDモジュール10(発光素子12)で発生する熱を放熱させるための放熱部材(ヒートシンク)としても機能する。したがって、基台20は、金属材料または熱伝導率の高い樹脂材料によって構成することが好ましい。これにより、LEDモジュール10で発生した熱をヒートシンク70に効率良く伝導させることができる。なお、基台20に用いられる金属材料としては、例えばAl、Ag、Au、Ni、Rh、Pd、あるいは、これらのうちの2以上からなる合金、またはCuとAgとの合金などが考えられる。基台20は、例えば、アルミダイキャストによって成型される。
このように構成される基台20は、図2に示すように、グローブ30の開口部31を塞ぐように配置される。具体的には、グローブ30の突出部32を基台20の穴部20aに挿通して、グローブ30の開口部31の開口端縁と基台20のフランジ部22の表面とを当接させる。これにより、グローブ30の開口部31が基台20によって塞がれる。
[駆動回路]
駆動回路40は、LEDモジュール10を駆動するための回路ユニットである。本実施の形態における駆動回路40は、LEDモジュール10(発光素子12)を点灯(発光)させるための電力をLEDモジュール10に供給する点灯回路(電源回路)である。図2に示すように、駆動回路40は、例えば、一対のリード線40cおよび40dを介して口金90から供給される交流電力を直流電力に変換し、一対のリード線40aおよび40bを介して当該直流電力をLEDモジュール10に供給する。
駆動回路40は、回路基板41と、当該回路基板41に実装された複数の電子部品42とを有している。駆動回路40は、回路ケース50に収納されており、ねじ止め、接着、または係合などにより回路ケース50に固定されている。
回路基板41は、一方の面(半田面)に銅箔等の金属配線がパターニングされたプリント基板である。回路基板41に実装された複数の電子部品42は、金属配線によって互いに電気的に接続されている。また、本実施の形態において、回路基板41は、当該回路基板41の主面がランプ軸Jと略平行する姿勢で配置されている。
電子部品42は、LEDモジュール10を点灯させるための複数の回路素子であり、例えば、電解コンデンサやセラミックコンデンサ等の容量素子、抵抗器等の抵抗素子、整流回路素子、コイル素子、チョークコイル(チョークトランス)、ノイズフィルタ、ダイオードまたは集積回路素子等の半導体素子等である。
このように構成される駆動回路40は、回路ケース50に収納されることでランプ外部との絶縁性が確保されている。なお、駆動回路40には、調光回路や昇圧回路などが組み合わされていてもよい。
駆動回路40とLEDモジュール10とは、一対のリード線40aおよび40bによって電気的に接続されている。また、駆動回路40と口金90とは、一対のリード線40cおよび40dによって電気的に接続されている。4本のリード線40a〜40dは、例えば合金銅リード線であり、合金銅からなる芯線と当該芯線を被覆する絶縁性の樹脂被膜とからなる。
一対のリード線40aおよび40bは、駆動回路40からLEDモジュール10に直流電力を供給する電線である。例えば、リード線40aは高圧側出力端子線であり、リード線40bは低圧側出力端子線である。上述のように、リード線40aおよび40bは、基台20に設けられた貫通孔20bに挿通されてLEDモジュール側(グローブ30内)に引き出されている。
また、リード線40cおよび40dは、口金90から駆動回路40に交流電力を供給するための電線である。リード線40cは、回路ケース50の第2ケース部52の底板部55に設けられた貫通孔55aを介して、口金90のアイレット部93に接続されている。一方、リード線40dは、貫通孔55aおよび横孔56aを介して口金90のシェル部91に接続されている。
[回路ケース]
回路ケース50は、駆動回路40を収納するためのケース部材(内部筐体)である。回路ケース50は、駆動回路40を囲むように構成された絶縁性の筒体(絶縁ケース)であり、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等の絶縁性樹脂材料等を用いて構成することができる。また、回路ケース50は、駆動回路40を保持する保持部材(回路ホルダ)でもある。
図2および図3に示すように、本実施の形態における回路ケース50は、第1ケース部51と第2ケース部52とキャップ部53とによって構成されている。このうち、第1ケース部51と第2ケース部52とは、一体的に構成されており、樹脂による一体成形によって作製されている。
第1ケース部51は、主に駆動回路40を囲むように構成されたケース本体であり、ヒートシンク70と略同形の略円筒状部材である。具体的に、第1ケース部51は、口金90側に向かって内径および外径が漸次小さくなるように構成されており、第1ケース部51の内周面および外周面は、ランプ軸Jに対して傾斜するように構成されたテーパ面(傾斜面)となっている。
また、第1ケース部51は、ヒートシンク70および筐体60によって囲まれている。つまり、第1ケース部51は、ヒートシンク70に収納されている。なお、第1ケース部51とヒートシンク70と間には所定の隙間が設けられている。
第1ケース部51のキャップ部53側の開口部には回路基板41が配置されている。回路基板41は、例えば、第1ケース部51の内面に設けられた複数の突起(保持部)に固定されている。これにより、駆動回路40を回路ケース50に保持させることができる。
一方、第2ケース部52は、第1ケース部51に連結される略有底円筒状部材であり、筐体60の第2開口部60bから口金90側に向かって突出するように構成されている。なお、第2ケース部52は、第1ケース部51よりも内径および外径が小さい。
また、第2ケース部52は、口金90に対向する底板部55を有している。底板部55は第2ケース部52の底部であり、当該底板部55には、リード線40cおよび40dが貫通する貫通孔55aが形成されている。このように、第2ケース部52の口金90側は、貫通孔55aを除いて底板部55で蓋をするように構成されている。
なお、本実施の形態において、底板部55には突出部56が設けられている。突出部56は、底板部55から口金90の底面の方向(アイレット部93の方向)に向かって突出するように設けられている。貫通孔55aは、この突出部56を貫通するように形成されている。突出部56は、貫通孔55aを有する円筒形状である。なお、突出部56には、リード線40dを挿通させるための横孔56aが設けられている。
また、第2ケース部52は口金90内に収納されている。本実施の形態では、第2ケース部52の外周面には口金90と螺合するための螺合部が形成されており、口金90は第2ケース部52にねじ込まれることによって第2ケース部52に固定される。
キャップ部53は、基台20と駆動回路40との間に設けられる。キャップ部53は、キャップ状に構成された略有底筒体であり、第1ケース部51のグローブ30側の開口部を塞ぐように第1ケース部51に取り付けられる。
また、図2に示すように、キャップ部53の中央部分には、基台20に設けられた貫通孔20bと連通する孔が形成されている。リード線40aおよび40bは、キャップ部53の孔と基台20の貫通孔20bとに挿通されて、LEDモジュール10に接続されている。
なお、本実施の形態において、回路ケース50の一部としてキャップ部53を設けたが、キャップ部53は必ずしも必要ではない。つまり、第1ケース部51の上部が開口していてもよい。但し、キャップ部53を設けることによって、駆動回路40の絶縁性および防水性を向上させることができる。また、本実施の形態において、回路基板41は、第1ケース部51に保持されるように構成したが、キャップ部53に保持されるように構成してもよい。この場合、第1ケース部51および第2ケース部52を用いなくてもよい。
[筐体]
図2に示すように、筐体60は、ヒートシンク70と隙間をあけてヒートシンク70の周囲を囲むように構成された筒体であり、グローブ30側の第1開口部60aと口金90側の第2開口部60bとを有する。第1開口部60aは、グローブ30の開口部31および基台20を囲むように構成されている。第2開口部60bの開口端部には、第2ケース部52にねじ込まれた口金90の開口端部が当接している。
本実施の形態における筐体60は外郭筐体であるので、筐体60の外面はランプ外部(大気中)に露出している。一方、筐体60の内周面は、ヒートシンク70の外周面と対面している。本実施の形態において、筐体60の外周面とヒートシンク70の内周面との間には隙間が設けられている。
また、筐体60は、絶縁カバーであり、例えばPBT等の絶縁性樹脂材料によって構成することができる。このように金属製のヒートシンク70を絶縁性の筐体60によって覆うことで電球形ランプ1の絶縁性を向上させることができる。
筐体60は、第1ケース部51およびヒートシンク70を囲む第1外郭部61と、第2ケース部52を囲む第2外郭部62とを有する。
第1外郭部61は、肉厚が一定で、内径および外径が漸次変化する略円筒部材であり、例えば内面および外面が円錐台の表面となるようにスカート状に構成することができる。第1外郭部61の内周面および外周面は、ランプ軸Jに対して傾斜するように構成されたテーパ面(傾斜面)となっている。本実施の形態において、第1外郭部61は、口金90側に向かって漸次内径および外径が小さくなるように構成されている。
筐体60と回路ケース50とは、第1外郭部61の開口部から第2ケース部52を突出させた状態で組み合わされている。本実施の形態では、筐体60と回路ケース50との間にヒートシンク70が配置された状態で、筐体60と回路ケース50とが組み合わされている。
なお、筐体60は、必ずしも必要ではない。つまり、筐体60を設けずに、ヒートシンク70が外郭筐体となるように構成しても構わない。
[ヒートシンク]
ヒートシンク70は、駆動回路40を囲むように構成された筒体(筐体)であり、グローブ30側の第1開口部70aと口金90側の第2開口部70bとを有する。第1開口部70aは、グローブ30の開口部31および基台20を囲むように構成されている。第2開口部70bからは回路ケース50の第2ケース部52が突出している。
ヒートシンク70の内方には駆動回路40が配置されている。本実施の形態において、ヒートシンク70は、回路ケース50を介して駆動回路40を囲っている。
また、ヒートシンク70は、放熱部として機能し、基台20に接触した状態で基台20に接続されている。これにより、LEDモジュール10で発生した熱は、基台20を介してヒートシンク70に伝導するので、LEDモジュール10の熱を効率良く放熱させることができる。
ヒートシンク70は、熱伝導率が高い材料によって構成するとよく、本実施の形態では、回路ケース50よりも熱伝導率が高い材料によって構成されている。ヒートシンク70は、例えば金属製とすることができ、本実施の形態では、アルミニウムによって構成されている。なお、ヒートシンク70は、金属ではなく、樹脂等の非金属材料を用いて形成されていてもよい。この場合、ヒートシンク70は、熱伝導率の高い非金属材料を用いることが好ましい。
本実施の形態において、ヒートシンク70は、駆動回路40が収納された回路ケース50(第1ケース部51)を囲むように構成されている。これにより、ヒートシンク70は、駆動回路40で発生する熱を放熱する放熱部材としても機能する。
ヒートシンク70は、グローブ30側の第1開口部が口金90側の第2開口部よりも大きくなるように構成されている。また、ヒートシンク70は、口金90側に向かって内径および外径が漸次小さくなるように構成されており、ヒートシンク70の内周面および外周面は、ランプ軸Jに対して傾斜するように構成されたテーパ面(傾斜面)となっている。具体的に、ヒートシンク70は、肉厚が一定で、内径および外径が漸次変化する略円筒部材であり、例えば内面および外面が円錐台の表面となるようにスカート状に構成されている。
このように構成されるヒートシンク70は、回路ケース50(第1ケース部51)および筐体60(第1外郭部61)との間に所定の隙間をあけるようにして、回路ケース50と筐体60との間に配置されている。これにより、回路ケース50、ヒートシンク70および筐体60が互いに線膨張係数が異なっていても、各部材の熱収縮差または熱膨張差を隙間によって吸収することができる。したがって、各部材の熱収縮差または熱膨張差に起因して樹脂製部材にクラックが発生することを抑制できる。
なお、ヒートシンク70は、金属ではなく、樹脂等の非金属材料を用いて形成されていてもよい。この場合、ヒートシンク70は、熱伝導率の高い非金属材料を用いるとよい。また、ヒートシンク70は、必ずしも必要ではない。つまり、ヒートシンク70を設けずに、筐体60が回路ケース50を直接覆うように構成しても構わない。
[口金]
口金90は、LEDモジュール10(発光素子12)を発光させるための電力をランプ外部から受電する受電部である。口金90は、例えば、照明器具のソケットに取り付けられる。これにより、口金90は、電球形ランプ1を点灯させる際に、照明器具のソケットから電力を受けることができる。
口金90には、例えばAC100Vの商用電源から交流電力が供給される。本実施の形態における口金90は二接点によって交流電力を受電し、口金90で受電した電力は、一対のリード線40cおよび40dを介して駆動回路40に入力される。
口金90は、金属製の有底筒体形状であって、外周面が雄ネジとなっているシェル部91と、シェル部91に絶縁部92を介して装着されたアイレット部93とを備える。絶縁部92は、例えばガラスカレットによって構成される。
口金90の外周面には、照明器具のソケットに螺合させるための螺合部が形成されている。また、口金90の内周面には、回路ケース50の第2ケース部52の螺合部に螺合させるための螺合部が形成されている。口金90は、第2ケース部52にねじ込んで嵌め込むことで第2ケース部52に外嵌される。
口金90の種類は、特に限定されるものではないが、本実施の形態では、ねじ込み式のエジソンタイプ(E型)の口金を用いている。例えば、口金90として、E26形、E17形またはE16形等が挙げられる。また、口金90として、差し込み式の口金を用いてもよい。
[シール部材]
図3に示すように、第1シール部材110、第2シール部材120、第3シール部材130および第4シール部材140は、予め環状に形成された弾性体である。
例えば、第1シール部材110、第2シール部材120、第3シール部材130および第4シール部材140は、エラストマー(elastomer)等の弾性を有する樹脂材料で構成された円環状部材であり、例えば、シリコーンゴムを成形することで作製される。
第1シール部材110、第2シール部材120および第3シール部材130は、樹脂製のOリングである。第4シール部材140は、貫通孔を有する略円錐台形状である。なお、第1シール部材110、第2シール部材120および第3シール部材130の断面形状は、例えば円形であるが、楕円または多角形など、円形以外の任意の形状であってもよい。また、第4シール部材140の断面形状は、例えば台形であるが、任意の形状とすることができる。
以下、第1シール部材110、第2シール部材120、第3シール部材130および第4シール部材140の詳細について説明する。
まず、第1シール部材110について説明する。図2に示すように、第1シール部材110は、グローブ30の開口部31とヒートシンク70の第1開口部70aとに挟持されている。なお、ヒートシンク70を設けない場合、第1シール部材110は、グローブ30の開口部31と筐体60の第1開口部60aとに挟持される。
ここで、本実施の形態における第1シール部材110とグローブ30とヒートシンク70との関係について、図6および図7を用いて詳細に説明する。図6は、図2の破線で囲まれる領域Xの拡大図であり、実施の形態に係る電球形ランプ1における第1シール部材110の周辺の構造を示す断面図であり、図7は、図6の斜視図である。
図6および図7に示すように、第1シール部材110は、ヒートシンク70の第1開口部70aの内面とグローブ30の開口部31の外周面とに接触するようにしてグローブ30とヒートシンク70とに挟まれている。第1シール部材110は環状の弾性体であるので、第1シール部材110がグローブ30とヒートシンク70とで挟持されることによって、ランプ軸Jを軸とする周方向の全てにおいて第1シール部材110をグローブ30とヒートシンク70とに密着させることができる。
このように第1シール部材110を設けることによって、ヒートシンク70とグローブ30との間の全周を封止してヒートシンク70とグローブ30との隙間をなくすことができる。これにより、ヒートシンク70の第1開口部60aとグローブ30との隙間における水分の侵入経路を遮断することができるので、ヒートシンク70とグローブ30との隙間から水分がランプ内部に侵入することを抑制することができる。したがって、電球形ランプ1の防水機能を向上させることができるので、LEDモジュール10や駆動回路40等が劣化することを抑制できる。
さらに、本実施の形態では、グローブ30の開口部31の外面が段差状に構成されており、第1シール部材110は、グローブ30の開口部31の2つの面に接触している。具体的に、第1シール部材110は、開口部31における断面L字状に構成された2つの外面に接触している。
このように、第1シール部材110がグローブ30の複数の面と接触することによって、ヒートシンク70とグローブ30との隙間から水分がランプ内部に侵入することを一層抑制できる。
また、第1シール部材110は、基台20の上に配置されている。より具体的には、第1シール部材110は、基台20のフランジ部22の上に配置されている。
これにより、第1シール部材110を基台20にも接触させることができるので、ヒートシンク70とグローブ30との隙間から水分がランプ内部に侵入することを一層抑制できる。
また、第1シール部材110は、グローブ30とヒートシンク70とに挟持されるだけではなく、グローブ30と基台20とによっても挟持されている。
これにより、第1シール部材110は、ランプ軸Jと平行な方向だけではなく、ランプ軸Jと垂直な方向においても他の部材と接触することになる。したがって、ヒートシンク70とグローブ30との隙間から水分がランプ内部に侵入することを一層抑制できる。
なお、本実施の形態では、ヒートシンク70を設けたが、上述のようにヒートシンク70は設けなくてもよい。この場合、第1シール部材110は、グローブ30の開口部31と筐体60の第1開口部60aとに挟持される。これにより、筐体60とグローブ30との隙間から水分がランプ内部に侵入することを抑制できる。
ここで、グローブ30および第1シール部材110の基台20への取り付け方法について、図8を用いて説明する。図8は、実施の形態に係る電球形ランプにおけるグローブの取り付け方法を説明するための図である。
まず、図8に示すように、グローブ30と第1シール部材110とは予め組み合わせておく。具体的には、第1シール部材110の弾性力を利用して、グローブ30の開口部31を囲むように第1シール部材110をグローブ30に嵌め合わせておく。
その後、基台20とヒートシンク70とをかしめた後、基台20の穴部20aにグローブ30の突出部32を挿入して係止爪32aを穴部20aに係止させることによって、グローブ30と基台20とを組み合わせる。このとき、弾性を有する第1シール部材110には上下左右方向に押しつぶされる力が作用し、第1シール部材110は、グローブ30とヒートシンク70とに挟持されるとともに、グローブ30と基台20とに挟持される。このように、係止爪32aを用いてグローブ30と基台20とを組み合わせることによって、第1シール部材110に圧縮歪みを与えることができる。これにより、第1シール部材110におけるグローブ30とヒートシンク70と基台20との接触面積を増加させることができるので、第1シール部材110による気密性(防水機能)を向上させることができる。
次に、第2シール部材120について説明する。図2に示すように、筐体60とヒートシンク70との間には、ランプ内部への水分の浸入を抑制するために第2シール部材120が配置されている。具体的には、第2シール部材120は、筐体60の第2外郭部62とヒートシンク70の底部とに挟持されている。
このように第2シール部材120を設けることによって、筐体60とヒートシンク70との間を封止して筐体60とヒートシンク70との隙間をなくすことができる。これにより、例えば、筐体60の第1開口部60aとヒートシンク70の第1開口部70aとの隙間から水分が侵入し、当該水分が筐体60の底部(第2外郭部62)にまで至ったとしても、その水分が筐体60とヒートシンク70との隙間からランプ内部に浸入することを抑制できる。
また、第2外郭部62の内面には、第2シール部材120を配置するための溝部が形成されている。この溝部は、第2外郭部62の表面を凹状に窪ませるように形成されている。第2シール部材120は、第2シール部材120の弾性力を利用して、一部が第2外郭部62の溝部に嵌め込まれるように配置される。
このように、第2シール部材120を第2外郭部62の溝部に配置することによって、電球形ランプ1の組み立て時において第2シール部材120の位置決めが容易となり、また、電球形ランプ1の組み立て後においても、第2シール部材120の位置ずれが抑制される。
次に、第3シール部材130について説明する。図2に示すように、筐体60と回路ケース50との間には、ランプ内部への水分の浸入を抑制するために第3シール部材130が配置されている。具体的に、第3シール部材130は、回路ケース50の第2ケース部52と筐体60の第2外郭部62とに挟持されている。
このように第3シール部材130を設けることによって、第2ケース部52と第2外郭部62との間を封止して回路ケース50と筐体60との隙間をなくすことができる。これにより、例えば、口金90の開口端部と筐体60の第2開口部60bとの隙間から水分が浸入したとしても、その水分が筐体60(第2外郭部62)と回路ケース50(第2ケース部52)との隙間からランプ内部に侵入することを抑制できる。
図3に示すように、第2ケース部52には、第3シール部材130を配置するための溝部52aが形成されている。溝部52aは第2ケース部52の表面を凹状に窪ませるように形成されている。第3シール部材130は、第2ケース部52を囲むように配置されており、第3シール部材130の弾性力を利用して、一部が溝部52aに嵌め込まれるように配置される。
このように、第3シール部材130を第2ケース部52の溝部52aに配置することによって、電球形ランプ1の組み立て時において第3シール部材130の位置決めが容易となり、また、電球形ランプ1の組み立て後においても、第3シール部材130の位置ずれが抑制される。
次に、第4シール部材140について説明する。図2に示すように、回路ケース50と口金90との間には、ランプ内部への水分の浸入を抑制するために第4シール部材140が配置されている。第4シール部材140は、第2ケース部52の底板部55と口金90の内面との間に配置されており、本実施の形態では、第2ケース部52の底板部55と口金90との間に挟持されている。第4シール部材140は、第2ケース部52に設けられた突出部56と嵌合する貫通孔を有する環状部材である。第4シール部材140は、第2ケース部52の底板部55と口金90の内面との隙間を埋めるように口金90の絶縁部92にまで存在するような形状であるとよい。
このように第4シール部材140を設けることによって、第2ケース部52の底板部55と口金90との間を封止して底板部55と口金90との隙間をなくすことができる。これにより、例えば、口金90の開口端部と筐体60の第2開口部60bとの隙間から水分が浸入したとしても、その水分が第2ケース部52と口金90との隙間からランプ内部に侵入することを抑制できる。
このように本実施の形態における電球形ランプ1は、優れた防水性能の構造を有するので、雨に曝される屋外や水回り等の湿気の高い環境下で使用する場合に特に有用である。例えば、屋外で用いられる照明用光源または植物育成光を発する照明用光源のように、高湿度環境下または水が直接かかりやすい環境下で使用する場合に有用である。なお、本実施の形態の構造によれば、IPX7の防水性能を実現することができる。
[本発明の主な特徴構成]
上述のとおり、グローブ30の開口部31には突出部32が設けられており、グローブ30は、突出部32が基台20の穴部20aに挿入されることによって基台20に固定されている。
この構成により、グローブ30を簡易に設置することができる。また、穴部20aにのみ接着剤を塗布することによってグローブ30を基台20に固定できるので、少量の接着剤でグローブ30を基台20に取り付けることが可能となる。したがって、接着剤のはみ出しによって電球形ランプ1の配光特性や見栄えが悪くなることを抑制できる。
また、本実施の形態では、図2〜図4に示すように、グローブ30の突出部32に設けられた係止爪32aが、貫通孔である穴部20aに引っ掛かるように構成されている。
この構成により、グローブ30を基台20に取り付ける場合、突出部32を穴部20aに挿通させることで、係止爪32aの先端を基台20の裏面に引っ掛けることができる。これにより、グローブ30が基台20に係合した状態で、グローブ30を基台20に取り付けることができる。
このように、本実施の形態では、突出部32を利用してグローブ30を基台20に機械的に嵌め込むことができるので、シリコーン樹脂等の接着剤を用いなくてもグローブ30を基台20に簡易に固定することができる。
しかも、突出部32を貫通孔である穴部20aに挿入することによってグローブ30が回転することを規制できる。つまり、ランプ軸Jを軸とするグローブ30の回転方向の動きを規制することができる。
また、本実施の形態では、係止爪32aを有する突出部32がグローブ30に複数設けられている。具体的には、図4に示すように、3つの突出部32が設けられている。このように複数の突出部32を設けることによって、シリコーン樹脂等の接着剤を用いなくてもグローブ30を基台20に簡易かつ確実に固定することができる。これにより、グローブ30と基台20との組み立て工程(作業性)を簡易化できるとともに、接着剤が不要ないし少量で済むので電球形ランプ1の軽量化および低コスト化を図ることができる。
また、接着剤を用いないことで、グローブ30と基台20とを着脱可能に構成することができる。これにより、組み立て工程でのリワークを行うことができる。また、市場投入後においてもグローブ30の変更またはLEDモジュール10の変更が可能となり、配光の変更または光色の変更を容易に実現できる。
なお、突出部32の係止爪32aと基台20の穴部20aとを係止するように構成されているので、シリコーン樹脂等の接着剤を用いなくてもグローブ30と基台20とを固定できるが、穴部20aを埋めるようにシリコーン樹脂等の接着剤を塗布してもよい。穴部20aを塞ぐことによって、防水性を一層向上させることができる。
(照明装置)
本発明は、上述の電球形ランプ1として実現することができるだけでなく、電球形ランプ1を備える照明装置としても実現することができる。以下、本発明の実施の形態に係る照明装置2について、図9を用いて説明する。図9は、実施の形態に係る照明装置2の概略断面図である。
図9に示すように、本実施の形態に係る照明装置2は、例えば、室内の天井などに取り付けられて使用される装置である。照明装置2は、上記の実施の形態に係る電球形ランプ1と、照明器具3とを備える。
照明器具3は、電球形ランプ1を消灯および点灯させるものであり、天井に取り付けられる器具本体4と、電球形ランプ1を覆うランプカバー5とを備える。
器具本体4は、電球形ランプ1の口金90が装着されるとともに電球形ランプ1に給電を行うソケット4aを有する。ソケット4aには、電球形ランプ1の口金90がねじ込まれ、このソケット4aを介して電球形ランプ1に電力が供給される。なお、ランプカバー5の開口部に透光性プレートを設けてもよい。
(その他変形例等)
以上、本発明に係る電球形ランプについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記の実施の形態において、基台20の穴部20aは貫通孔としたが、図9に示すように、凹状の溝部にしてもよい。この場合、突出部32Aには係止爪を設ける必要がない。穴部(溝部)20aは、突出部32Aに対応するようにフランジ部22に部分的(例えば3箇所)に形成されていてもよいし、フランジ部22の全周に形成されていてもよい。本変形例においても、穴部(溝部)20aに突出部32Aを挿入することでグローブ30を基台20に固定している。この場合、穴部20aにシリコーン樹脂等の接着剤を塗布することによってグローブ30と基台20とを固着することができる。
また、上記の実施の形態において、第1シール部材110、第2シール部材120、第3シール部材130および第4シール部材140は、樹脂製の樹脂リングとしたが、金属製の金属リングとしても構わない。
また、上記の実施の形態において、筐体60に水抜き用の貫通孔を設けてもよい。筐体60の第1開口部60aとヒートシンク70の第1開口部70aとの隙間から浸入した水が第2シール部材120に止められるので、電球形ランプ1の使用時における姿勢によっては、筐体60の底部に水が溜まることも考えられる。そこで、筐体60の底部に水抜き用の貫通孔を設けてもよい。
また、上記の実施の形態において、発光素子12は、SMD型LED素子であるとしたが、これに限らない。例えば、ベアチップが基板上に直接実装されたCOB(Chip On Board)型のLEDモジュールを用いてもよい。つまり、発光素子12として、LEDチップそのものが採用されてもよい。この場合、封止部材によって、複数のLEDチップを一括または個別に封止してもよい。封止部材には、上述のように黄色蛍光体等の波長変換材が含有されていてもよい。
また、上記の実施の形態において、発光素子12は、青色LEDチップと黄色蛍光体とによって白色光を放出するB−Yタイプの白色LED素子としたが、これに限らない。例えば、赤色蛍光体および緑色蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂を用いて、これと青色LEDチップと組み合わせることによりに白色光を放出するように構成してもよい。また、演色性を高める目的で、黄色蛍光体に加えて、さらに赤色蛍光体や緑色蛍光体を混ぜても構わない。また、青色以外の色を発光するLEDチップを用いてもよく、例えば、青色LEDチップが放出する青色光よりも短波長である紫外光を放出する紫外LEDチップを用いて、主に紫外光により励起されて青色光、赤色光および緑色光を放出する青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体によって白色光を放出するように構成してもよい。
また、上記実施の形態において、発光素子としてLEDを例示したが、半導体レーザなどの半導体発光素子、有機EL(Electro Luminescence)または無機EL等の発光素子、その他の固体発光素子を用いてもよい。
その他、上記実施の形態および変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施の形態および変形例における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
1 電球形ランプ
2 照明装置
3 照明器具
4 器具本体
4a ソケット
5 ランプカバー
10 LEDモジュール(発光モジュール)
11 基板
12 発光素子
12a 容器
12b LEDチップ
12c 封止部材
12d 波長変換材
20 基台
20a 穴部
20b、55a 貫通孔
20c 凹部
21 載置部
22 フランジ部
30 グローブ
31 開口部
32、56 突出部
32a 係止爪
40 駆動回路
40a、40b、40c、40d リード線
41 回路基板
42 電子部品
50 回路ケース
51 第1ケース部
52 第2ケース部
52a 溝部
53 キャップ部
55 底板部
56a 横孔
60 筐体
60a、70a 第1開口部
60b、70b 第2開口部
61 第1外郭部
62 第2外郭部
70 ヒートシンク(筐体)
90 口金
91 シェル部
92 絶縁部
93 アイレット部
110 第1シール部材
120 第2シール部材
130 第3シール部材
140 第4シール部材

Claims (11)

  1. 発光モジュールと、
    開口部を有し、前記発光モジュールを覆うグローブと、
    前記グローブの前記開口部を塞ぐように配置され、前記発光モジュールを支持する基台と、
    前記グローブの前記開口部および前記基台を囲む第1開口部を有する筐体とを備え、
    前記グローブは、前記開口部の端部から突出する突出部を有し、
    前記基台は、穴部を有し、
    前記グローブは、前記突出部が前記穴部に挿入されることによって前記基台に固定されている
    照明用光源。
  2. 前記穴部は、貫通孔であり、
    前記突出部は、前記貫通孔に挿通されており、かつ、前記基台に係止される係止爪を有する
    請求項1に記載の照明用光源。
  3. 前記穴部および前記突出部は、複数設けられている
    請求項1または2に記載の照明用光源
  4. 前記筐体は、金属製である
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の照明用光源。
  5. さらに、前記筐体を囲むように構成された樹脂製の外郭筐体を備える
    請求項4に記載の照明用光源。
  6. 前記筐体は、樹脂製の外郭筐体である
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の照明用光源。
  7. さらに、予め環状に形成された弾性体である第1シール部材を備え、
    前記第1シール部材は、前記グローブの前記開口部と前記筐体の前記第1開口部とに挟持されている
    請求項1〜6のいずれか1項に記載の照明用光源。
  8. 前記第1シール部材は、樹脂製である
    請求項7の照明用光源。
  9. 前記第1シール部材は、前記基台の上に配置されている
    請求項7または8に記載の照明用光源。
  10. 前記基台は、前記発光モジュールが載置される載置部と、前記載置部の側部に設けられたフランジ部とを有し、
    前記第1シール部材は、前記フランジ部の上に配置されている
    請求項9に記載の照明用光源。
  11. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の照明用光源を備える
    照明装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020062979A (ja) * 2018-10-18 2020-04-23 東海旅客鉄道株式会社 読書灯

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