JP2018018820A - Led灯具 - Google Patents

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拓朗 廣瀬
Takuro Hirose
拓朗 廣瀬
友哉 牧村
Tomoya Makimura
友哉 牧村
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Abstract

【課題】奥行きや高さに制限があるとともに浸水の可能性もあり得る収容空間に取付可能なLED灯具を提供する。
【解決手段】本実施形態に係るLED灯具10では、内部空間に複数のLEDチップ16が実装された基板15を収容するレンズ11は、扁平した筒形状を有する。これにより、直管形のLEDランプのように、LED基板の周囲を覆うレンズが円筒状である場合に比べて収容空間が大きくならない。また、レンズ11の両側に設けられる一組のエンドキャップ20とレンズ11の両端との間には、これらの両者間を液密に密着させるガスケット30が介在する。これにより、レンズ11の内部空間に雨水等が入り難くなる。したがって、奥行きや高さに制限があるとともに浸水の可能性もあり得る収容空間にも取り付けられる。
【選択図】図1

Description

本発明は、LED灯具に関するものである。
LED灯具として、例えば、下記特許文献1に開示される直管形のLEDランプがある。このような直管形のLEDランプは、従来の蛍光ランプに対して寸法、形状や口金等の互換性を確保するため、円筒状の透明チューブの中に光源(発光ダイオード)が収容されているものが多い。
特開2014−38853号公報
しかしながら、光源である発光ダイオードは、特定方向に鋭い指向性で発光するため、光学的には、外形等を特に円筒状にする必要はない。また、高さや奥行きに制限のある空間に収容する場合には、それらの制限を満たすことができず却って円筒状であることがデメリットになることもあり得る。
また、屋外や浸水の可能性がある空間で使用される場合には、雨水等に対する防水構造が必要になるものの、上記特許文献1に開示される直管形のLEDランプではそのような対策が講じられていない。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、奥行きや高さに制限があるとともに浸水の可能性もあり得る収容空間に取付可能なLED灯具を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項1に記載されたLED灯具は、扁平した筒形状を有する筒状レンズと、前記筒状レンズの内部空間に収容可能な短冊形状を有するとともに複数の発光ダイオードが実装されたLED基板と、前記発光ダイオードが実装されていない前記LED基板の裏側面のほぼ全体を前記筒状レンズの内部空間において支持する支持部材と、前記筒状レンズの両側に設けられ前記支持部材を挟持する一組のキャップと、前記筒状レンズの両端と前記キャップの間に介在してこれらの両者間を液密に密着させる防水部材と、を備えることを特徴とする。
請求項1に記載のLED灯具の発明では、内部空間に複数の発光ダイオードが実装されたLED基板を収容する筒状レンズは、扁平した筒形状を有する。これにより、直管形のLEDランプのように、LED基板の周囲を覆うレンズが円筒状である場合に比べて収容空間が大きくならない。また、筒状レンズの両側に設けられる一組のキャップと筒状レンズの両端との間には、これらの両者間を液密に密着させる防水部材が介在する。これにより、筒状レンズの内部空間に雨水等が入り難くなる。
また、特許請求の範囲の請求項2に記載されたLED灯具は、請求項1に記載されたLED灯具において、前記防水部材は、前記筒状レンズの軸方向および前記筒状レンズの径方向の少なくとも一方に位置することを特徴とする。
請求項2に記載のLED灯具の発明では、防水部材は、筒状レンズの軸方向および筒状レンズの径方向の少なくとも一方に位置する。これにより、筒状レンズの軸方向に位置する防水部材によって、当該軸方向における筒状レンズとキャップとの間が防水部材を介して液密に密着する。そのため、筒状レンズの径方向からの水等の液体の浸入を防止することが可能になる。また、筒状レンズの径方向に位置する防水部材によって、当該径方向における筒状レンズとキャップとの間が防水部材を介して液密に密着する。そのため、筒状レンズの軸方向からの水等の液体の浸入を防止することが可能になる。
さらに、特許請求の範囲の請求項3に記載されたLED灯具は、請求項1に記載されたLED灯具において、前記防水部材は、前記筒状レンズの軸方向および前記筒状レンズの径方向の両方に位置してこれらが一体に形成されることを特徴とする。
請求項3に記載のLED灯具の発明では、防水部材は、筒状レンズの軸方向および筒状レンズの径方向の両方に位置してこれらが一体に形成される。これにより、このような防水部材によって、筒状レンズの軸方向および径方向の両方向で筒状レンズとキャップとの間が防水部材を介して液密に密着する。そのため、1つの防水部材で、筒状レンズの径方向および軸方向の両方向からの水等の液体の浸入を防止することが可能になる。
また、特許請求の範囲の請求項4に記載されたLED灯具は、請求項1〜3のいずれか一項に記載のLED灯具において、前記キャップは、前記筒状レンズの両側に取り付けられた場合に前記LED基板を長手方向に押圧する押圧部を有することを特徴とする。
請求項4に記載のLED灯具の発明では、キャップは、筒状レンズの両側に取り付けられた場合にLED基板を長手方向に押圧する押圧部を有する。これにより、LED基板が筒状レンズの軸方向に移動することを阻止する。そのため、例えば、このような軸方向移動を阻止する構成を支持部材に設けることなくLED基板の同方向の固定が可能になる。
本発明では、直管形のLEDランプのように、LED基板の周囲を覆うレンズが円筒状である場合に比べて収容空間が大きくならない。また、筒状レンズの内部空間に雨水等が入り難くなる。したがって、奥行きや高さに制限があるとともに浸水の可能性もあり得る収容空間にも取り付けられる。
本発明の一実施形態に係るLED灯具の構成例を示す斜視図であり、部分的に内部が見えるようにレンズの記載が省略されている。 本実施形態のLED灯具の構成例を示す平面図である。 図3(A)は、図2に示すIII-A線で切断した断面を同矢印方向から見た断面図であり、図3(B)は、図2に示すIII-B線で切断した断面を同矢印方向から見た断面図である。 本実施形態のLED灯具を構成するエンドキャップの構成例を示す図であり、図4(A)および図4(B)は斜視図、図4(C)は図2に示すIV-C線で切断した断面を同矢印方向から見た断面図である。 本実施形態のLED灯具を構成するガスケットの構成例を示す図であり、図5(A)および図5(B)は斜視図、図5(C)は図2に示すV-C線で切断した断面を同矢印方向から見た断面図である。 本実施形態のLED灯具を分解した状態を示す分解斜視図である。 本実施形態のLED灯具を構成するガスケットの他の構成例を示す断面図(図3(B)に相当)であり、図7(A)は改変例1の断面図、図7(B)は改変例2の断面図、である。
以下、本発明のLED灯具の実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係るLED灯具10の構成概要を図1〜図3を参照して説明する。図1には、LED灯具10の斜視図が図示されている。また、図2には、LED灯具10の平面図が図示されている。さらに、図3(A)には、図2に示すIII-A線で切断した断面を同矢印方向から見たLED灯具10の断面図が図示されている。また、図3(B)には、図2に示すIII-B線で切断した断面を同矢印方向から見たLED灯具10の断面図が図示されている。
図1〜図3に示すように、LED灯具10は、複数のLEDチップ(発光ダイオード)16が長手方向に沿って列状に設けられて、車両の外装内(例えば、フロントグリル内)に設置される屋外用の照明装置である。なお、本明細書では、図1〜図3,図7に示す座標軸表示におけるX軸方向を「短手方向」といい、またY軸方向を「長手方向」、さらにZ軸方向を「高さ方向」という場合がある。
LED灯具10は、主に、レンズ11、フレーム13、LED基板15、LEDチップ16、電気配線17、内圧調整シール19、エンドキャップ20、ガスケット30により構成されている。なお、図1では、レンズ11の記載が一部省略されており(二点鎖線部分)、レンズ11の内部空間に収容されているフレーム13、LED基板15やLEDチップ16が部分的に内部が見えるように表現されている。
レンズ11は、扁平した筒形状に形成されている無色透明のレンズであり、例えば、ポリカーボネート製である。本実施形態では、レンズ11の短手方向の断面形状は、長方形状であって長辺の一方が外側に膨らんだ丸角の矩形状に形成されている(図3(A)参照)。この膨らんだ長辺側が、LED灯具10の正面、即ちLEDチップ16の出射方向に対向するように位置している。レンズ11の短手方向の断面形状は、例えば楕円でもよい。楕円の場合、長径の曲面がLED灯具10の正面になる。なお、レンズ11の内壁面には、フレーム13の挿入時に障害になるような凹部や凸部が存在しない。
図3(A)に示すように、フレーム13は、レンズ11の内部空間内において、LED基板15を支持する支持部材であり、例えば、アルミニウム製である。本実施形態では、フレーム13は、レンズ11の内壁11aに接することなくレンズ11の内部空間に収容可能な寸法および形状に構成されている。具体的には、フレーム13は、表面部13aおよび裏面部13bを有する平板状のプレート部と、このプレート部の両側に形成されて、溝部13c、雌ねじ孔13dおよび反射部13eを有するビーム部と、により構成されている。プレート部およびビーム部は、押出加工または切削加工により一体に成形されている。
溝部13cは、プレート部の表面部13aとビーム部に設けられる反射部13eとの間において、LED基板15をその短手方向から2箇所(両側)で挟み込む得るように形成されている。これにより、プレート部の表面部13aにおいて、LED基板15が短手方向(X軸方向)に移動することを防止している。このような溝部13cの外側には、雌ねじ孔13dが形成されている。
雌ねじ孔13dは、後述するように、フレーム13を両側から挟み込むエンドキャップ20とともにエンドキャップ20を貫通するビス18と螺合可能に形成されている。本実施形態では、雌ねじ孔13dは、フレーム13のプレート部を短手方向両側から挟むように位置する両ビーム部にそれぞれ形成されている。これにより、一方のエンドキャップ20において、ビス18によるねじ締結を2箇所で可能にしている。
反射部13eは、LED基板15に実装されるLEDチップ16から所定の広がり角度で扇状に出射される光を反対方向に反射する機能を有するものである。即ち、反射部13eは、フレーム13のプレート部を短手方向両側から挟むように位置する両ビーム部にそれぞれ設けられることにより、LEDチップ16から出射されて扇状に拡がる出射光を光軸方向に向ける。これにより、LEDチップ16の出射光がLED灯具10の短手方向(X軸方向)に向かい難くしている。
このように構成されるフレーム13のプレート部に載置されるLED基板15は、図1に示すように、短冊状に形成されるプリント配線板である。このLED基板15には、複数のLEDチップ16が実装されており、これらのLEDチップ16には、電気配線17から入力される駆動電力が図略のプリント配線を介して供給される。
本実施形態では、LED基板15は、その裏側面(LEDチップ16が実装されていない面)のほぼ全体がフレーム13の表面部13aに密着している。これにより、LEDチップ16が発光時に生じる熱をフレーム13に逃がし得る。なお、放熱効果を高めるため、LED基板15の裏側面とフレーム13の表面部13aとの間には、放熱用のシリコングリース(ヒートシンカー)を介在させる場合もある。
次に、図4を加えてエンドキャップ20の構成を詳細に説明する。図4(A)には、エンドキャップ20をその外端部の方向から見た斜視図が図示されており、また図4(B)には、エンドキャップ20をその内端部の方向から見た斜視図が図示されている。さらに図4(C)には、図2に示すIV-C線で切断した断面を同矢印方向から見た断面図が図示されている。
エンドキャップ20は、レンズ11の両側に設けられてフレーム13を挟持する部材である。本実施形態では、エンドキャップ20は、主に、本体部21、管状部22、フランジ部23およびタブ28により構成されており、これらは、例えば、ポリカーボネート製であり一体に成形されている。
本体部21は、エンドキャップ20をレンズ11に取り付けた状態においてY軸方向から見た形状(以下「本体部21の正面形状」という)が、レンズ11の端部形状(または短手方向の形状)とほぼ同様の形状を有するように構成されている。本実施形態のLED灯具10には設けられていないが、LED灯具10をその取付面にねじ締結により固定する場合等に用いられる固定用タブを備えていることもある。本体部21には、レンズ11に装着した場合にレンズ11内に収容される管状部22が連続して形成されている。
管状部22は、その周囲にガスケット30を取り付けるために設けられており、内部が中空で、レンズ11の端部形状(または短手方向の形状)とほぼ同様の形状を等比で縮小した寸法および形状に形成されている。本実施形態では、管状部22の周囲にガスケット30を取り付けた状態でY軸方向から見える形状が、本体部21の正面形状とほぼ同形状となるように管状部22が構成されている(図1および図2参照)。当該管状部22の先端には、ガスケット30の抜け止めとして機能し得るフランジ部23が設けられている。
タブ28は、管状部22内からY軸方向に向けて突出する薄板形状の部材であり、板幅方向の中央にはY軸方向に延びる線条凸状のリブ28aが形成されている。リブ28aは、タブ28の機械的な強度を高めるために設けられている。タブ28がフランジ部23から突出する長さは、エンドキャップ20をレンズ11に取り付けた状態において、レンズ11内に収容されているLED基板15の端部を押圧し得る程度に設定されている。これにより、エンドキャップ20がレンズ11の両側に取り付けられた場合にLED基板15をその長手方向両側から押圧することが可能になるので、LED基板15がレンズ11の長手方向(Y軸方向)に移動することを阻止できる。
エンドキャップ20には、レンズ11に収容したフレーム13を外部からビス18によりねじ締結して固定し得る貫通孔25が2箇所に形成されている。即ち、レンズ11内に収容した状態のフレーム13に対して、その雌ねじ孔13dにビス18をねじ止め可能な本体部21の所定位置に貫通孔25が形成されている。また、本体部21には、電気配線17を通すための配線穴26も2箇所に形成されている。本実施形態では、タブ28のリブ28aを挟んでその両側に配線穴26が形成されている。本実施形態では、配線穴26の開口表面の周囲に、配線穴26の内径よりも大径に設定された環状凹部26aが形成されている。
LED灯具10は、それを単体で使用する場合には、両端に設けれられ2つのエンドキャップ20のうち、一方のエンドキャップ20の配線穴26に電気配線17を通し、他方のエンドキャップ20の配線穴26は、レンズ11の内部空間と外部空間との通気口として使用する。レンズ11の内部空間は、その気圧がLEDチップ16の点灯時と消灯時とで異なる。そのため、このような気圧変動を通気口として機能する配線穴26により外気圧と同等に調整するとともに、環状凹部26aに内圧調整シール19を貼付する。これにより、湿気や液体が外部空間から内部空間に吸い込まれることを防止することが可能になる。内圧調整シール19は、例えば、空気等の気体の流通を許容する一方で、水等の液体の流通を阻止する機能を有する多孔質膜製のフィルタである。
続いて、さらに図5を加えてガスケット30の構成を詳細に説明する。図5(A)には、ガスケット30をその外端部の方向から見た斜視図が図示されており、また図5(B)には、ガスケット30をその内端部の方向から見た斜視図が図示されている。さらに図5(C)には、図2に示すV-C線で切断した断面を同矢印方向から見た断面図が図示されている。
ガスケット30は、前述したようにエンドキャップ20の管状部22の周囲に取り付けられて、レンズ11の端部とその端部に取り付けられるエンドキャップ20との間に介在してこれらの両者間を液密に密着させる防水部材である。本実施形態では、主に、大径部31および小径部32により構成されており、これらは一体に成形されている。ガスケット30は、例えばシリコンゴム製である。
大径部31は、エンドキャップ20に取り付けられた状態においては、管状部22の周囲であってレンズ11と本体部21との間(長手方向(Y軸方向))に位置する(図3(B)参照)。そのため、この状態において、Y軸方向から見える形状が、本体部21の正面形状とほぼ同形状となるように大径部31の寸法および形状が構成されている(図1および図2参照)。ただし、Y軸方向の長さは、レンズ11の端部と本体部21との隙間間隔よりも僅かに大きくなるように設定されている。これにより、この隙間、つまりレンズ11とエンドキャップ20の本体部21との間に介在する大径部31によって、これら両者間の隙間が塞がって当該両者が大径部31を介して液密に密着する。そのため、レンズ11の短手方向(X軸方向)からの水等の液体の浸入を防止することが可能になる。
これに対して、小径部32は、エンドキャップ20に取り付けられた状態においては、管状部22の周囲であってレンズ11と管状部22との間(短手方向(X軸方向))に位置する(図3(B)参照)。つまり、レンズ11の内周壁と管状部22の外周壁との隙間に挟み込まれ得る形状に小径部32の寸法および形状が構成されている。本実施形態では、先端に向けて縮径する(下る)テーパ部32aが形成されており、テーパ部32aの先端の厚さは当該隙間間隔よりも小さくなるように、またテーパ部32aの後端の厚さは当該隙間間隔よりも大きくなるように、それぞれ設定されている。これにより、レンズ11の内周壁と管状部22の外周壁との隙間に小径部32が差し込み易くなるので、後述する組付工程におけるガスケット30の組み付けを容易にしている。また、この隙間、つまりレンズ11とエンドキャップ20の管状部22との間に介在する小径部32によって、これら両者間の隙間が塞がって当該両者が小径部32を介して液密に密着する。そのため、レンズ11の長手方向(Y軸方向)からの水等の液体の浸入を防止することが可能になる。
このようにガスケット30は、大径部31と小径部32がレンズ11の長手方向と短手方向との両方に位置してこれらが一体に形成される。これにより、レンズ11の長手方向(X軸方向)および短手方向(Y軸方向)の両方向でレンズ11とエンドキャップ20との間がガスケット30を介して液密に密着する。そのため、1つのガスケット30で、レンズ11の短手方向(Y軸方向)および長手方向(X軸方向)の両方向からの水等の液体の浸入を防止することが可能になる。なお、当該レンズ11またはそれに相当するレンズが、円筒形状のものを扁平させた形状(径方向の断面形状が楕円形状)である場合には、上記の「短手方向(Y軸方向)」は、「径方向」に読み替える必要がある。
このように構成されるLED灯具10は、例えば、図6の分解斜視図に示すように組み付けられる。例えば、LEDチップ16が実装されて電気配線17がハンダ付けされたLED基板15を、フレーム13の溝部13c(図3(A)参照)に差し込むようにスライドさせてフレーム13に取り付ける(図6においては、電気配線17がLED基板15に接続されていない状態が図示されている)。
このようにLED基板15を取り付けたフレーム13は、次にレンズ11の開口からレンズ11内(内部空間)に収容される。本実施形態では、フレーム13は、レンズ11の内壁11aに接することなくレンズ11の内部空間に収容可能な寸法および形状に構成されている。また、レンズ11の内壁面には、フレーム13の挿入に際して障害になるような凹部や凸部が存在しない。そのため、レンズ11内にフレーム13を入れる際に、フレーム13がレンズ11内の凹凸等に引っ掛かったりすることがないので、レンズ11内にフレーム13を収容する作業を容易に行うことが可能になる。
レンズ11内に収容されたフレーム13の両端に、予めガスケット30を取り付けたエンドキャップ20をそれぞれ取り付ける。これとほぼ同時期に、電気配線17をエンドキャップ20の配線穴26に挿通して外部に引き出す。フレーム13の両端にガスケット30を取り付けた後、エンドキャップ20をさらに取り付けてもよい。レンズ11に取り付けたエンドキャップ20の貫通孔25にビス18を挿入してフレーム13の雌ねじ孔13dとねじ締結する。また電気配線17を挿通しない方のエンドキャップ20の配線穴26に内圧調整シール19を貼付する。これにより、LED灯具10の組み付けが完了する。
以上説明したように本実施形態に係るLED灯具10では、内部空間に複数のLEDチップ16が実装されたLED基板15を収容するレンズ11は、扁平した筒形状を有する。これにより、直管形のLEDランプのように、LED基板の周囲を覆うレンズが円筒状である場合に比べて収容空間が大きくならない。また、レンズ11の両側に設けられる一組のエンドキャップ20とレンズ11の両端との間には、これらの両者間を液密に密着させるガスケット30が介在する。これにより、レンズ11の内部空間に雨水等が入り難くなる。したがって、奥行きや高さに制限があるとともに浸水の可能性もあり得る収容空間にも取り付けられる。
なお、上述した実施形態では、大径部31および小径部32が一体に成形されるガスケット30を用いたが、例えば、図7(A)に示すようにこれらを別体に構成してもよい(改変例1)。即ち、ガスケット30の大径部31に相当するガスケット40(断面形状が矩形状のOリング)と、ガスケット30の小径部32に相当するガスケット50(断面形状が円形状または楕円形状のOリング)と、をガスケット30に代えて構成してもよい。
また、ガスケット30の大径部31を廃止して、ガスケット30の小径部32に相当するガスケット50だけを、レンズ11の内周壁と管状部22’の外周壁との隙間に設けてもよい(改変例2)。この場合には、管状部22よりも軸方向長さが短い管状部22’を有するエンドキャップ20’を使用する必要がある。また、シール性がガスケット30に比べて低下し得るが、LED灯具10の長手方向(Y軸方向)の長さを短くすることが可能になる。
さらに、図示していないが、ガスケット30の小径部32を廃止して、ガスケット30の大径部31に相当するガスケット40だけを、レンズ11の内周壁と管状部22の外周壁との隙間に設けてもよい。
また、上述した実施形態では、レンズ11は透明度が高い(無色透明)ものを使用したが、LED基板15に実装されるLEDチップ16の存在がデザイン性を低下させたり、光源が点状に見えたりする等、外観上問題になる場合には、乳白色等を有する透明度が低い(半透明)のレンズをレンズ11の代わりに使用してもよい。これにより、外観的にLEDチップ16の存在がわかり難くなるとともにLEDチップ16から発せられた光が拡散されて出射される。そのため、このような外観上の問題を解消することが可能になる。
また、上述した実施形態では、レンズ11およびエンドキャップ20をポリカーボネート製のもので構成したが、耐熱性、難燃性、電気的絶縁性等が良好な樹脂材料であれば、他のものでもよい。また、ガスケット30をシリコンゴム製のもので構成したが、耐熱性、耐水性、耐薬品性等が良好な樹脂材料であれば、他のものでもよい。
10…LED灯具
11…レンズ(筒状レンズ)
13…フレーム(支持部材)
15…LED基板
16…LEDチップ(発光ダイオード)
17…電気配線
18…ビス
19…内圧調整シール
20,20’…エンドキャップ(キャップ)
21…本体部
22,22’…管状部
23…フランジ部
28…タブ(押圧部)
30,40,50…ガスケット(防水部材)
31…大径部
32…小径部
X…X軸方向(レンズの径方向)
Y…Y軸方向(レンズの軸方向)
Z…Z軸方向

Claims (4)

  1. 扁平した筒形状を有する筒状レンズと、
    前記筒状レンズの内部空間に収容可能な短冊形状を有するとともに複数の発光ダイオードが実装されたLED基板と、
    前記発光ダイオードが実装されていない前記LED基板の裏側面のほぼ全体を前記筒状レンズの内部空間において支持する支持部材と、
    前記筒状レンズの両側に設けられ前記支持部材を挟持する一組のキャップと、
    前記筒状レンズの両端と前記キャップの間に介在してこれらの両者間を液密に密着させる防水部材と、
    を備えることを特徴とするLED灯具。
  2. 前記防水部材は、前記筒状レンズの軸方向および前記筒状レンズの径方向の少なくとも一方に位置することを特徴とする請求項1に記載のLED灯具。
  3. 前記防水部材は、前記筒状レンズの軸方向および前記筒状レンズの径方向の両方に位置してこれらが一体に形成されることを特徴とする請求項1に記載のLED灯具。
  4. 前記キャップは、前記筒状レンズの両側に取り付けられた場合に前記LED基板を長手方向に押圧する押圧部を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のLED灯具。
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