JP2018186051A - 光源ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】レンズの成形ばらつきが生じても、光学特性への影響を抑制する光源ユニットを提供する。【解決手段】光源ユニットは、ベースと、ベースに取り付けられ、光を出射する発光部と、発光部の光の出射方向側に配置され、縁部が延びてフランジとなっているレンズと、ベースに取り付けられ、フランジが載置されてレンズを保持する保持部と、を備え、保持部は、ベースに取り付けられレンズの発光部側の面に対面する部材と、レンズとの間に、空隙が形成されるように、レンズを保持する。【選択図】図6

Description

本発明は、光源から出射された光の進行方向を制御する光源ユニットに関する。
従来、レンズを備える光源ユニットが知られている。レンズは、光源から出射された光の進行方向を制御する。特許文献1には、レンズを備える非常用光源ユニットが設けられた照明器具が開示されている。特許文献1の非常用光源ユニットは、ベースと、ベースに取り付けられたLEDモジュールと、LEDモジュールをベースに固定する第1支持部と、第1支持部に支持されたレンズとを有している。レンズは、縁部が水平に延びたフランジとなっており、第1支持部に設けられた引掛部と、引掛部の先端に設けられた爪とによって、フランジが第1支持部側に押圧されて、レンズが第1支持部に固定されている。
特開2016−139508号公報
特許文献1に開示された照明器具は、レンズのフランジの厚さが、設計値よりも厚い場合がある。これは、レンズが成形されるときの成形ばらつきに起因する。フランジの厚さが設計値よりも厚いと、第1支持部の爪に嵌まらなくなって、レンズの取付不良が発生する。このため、レンズのフランジを設計値の厚さになるまで研磨する必要があり、作業工数が増加する。また、仮に、特許文献1に開示された照明器具において、第1支持部の爪が可動する構成に変更されたとしても、フランジの厚さが設計値より厚い場合、第1支持部の爪に嵌まるものの、LEDモジュールとレンズとの距離が設計値よりも離れてしまい、所望の光学特性を得ることができない。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、レンズの成形ばらつきが生じても、光学特性への影響を抑制する光源ユニットを提供するものである。
本発明に係る光源ユニットは、ベースと、ベースに取り付けられ、光を出射する発光部と、発光部の光の出射方向側に配置され、縁部が延びてフランジとなっているレンズと、ベースに取り付けられ、フランジが載置されてレンズを保持する保持部と、を備え、保持部は、ベースに取り付けられレンズの発光部側の面に対面する部材と、レンズとの間に、空隙が形成されるように、レンズを保持する。
本発明によれば、ベースに取り付けられレンズの発光部側の面に対面する部材と、レンズとの間に、空隙が形成されている。このため、レンズの成形ばらつきによってフランジが設計値より厚くても、フランジは当該部材を押圧しない。従って、発光部とレンズとの距離が設計値に保たれる。このように、光源ユニットは、レンズの成形ばらつきが生じても、光学特性への影響を抑制することができる。
本発明の実施の形態1における照明器具2を示す組立斜視図である。 本発明の実施の形態1における照明器具2を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態1に係る光源ユニット1を示す底面図である。 本発明の実施の形態1に係る光源ユニット1を示す組立正面断面図である。 本発明の実施の形態1に係る光源ユニット1を示す分解正面断面図である。 本発明の実施の形態1に係る光源ユニット1を示す正面断面図の拡大図である。 比較例に係る光源ユニット100を示す正面断面図の拡大図である。 本発明の実施の形態2に係る光源ユニット200を示す正面断面図である。 本発明の実施の形態3に係る光源ユニット300を示す正面断面図である。 本発明の実施の形態4に係る光源ユニット400を示す正面断面図である。 本発明の実施の形態5における照明器具500を示す斜視図である。 本発明の実施の形態6における照明器具600を示す斜視図である。
実施の形態1.
以下、本発明に係る光源ユニットの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態1における照明器具2を示す組立斜視図、図2は、本発明の実施の形態1における照明器具2を示す分解斜視図である。図1及び図2に基づいて、照明器具2について説明する。図1及び図2に示すように、照明器具2は、天井に形成された開口に埋め込まれる埋め込み式の照明器具2であり、外枠3と、点灯装置4と、バッテリー5と、光源ユニット1とを備えている。なお、本実施の形態1の照明器具2は、非常用の非常灯として使用されるが、これに限らず、常用の照明器具としてもよい。
外枠3は、有底円筒状の金属部材であり、天井に形成された開口に埋め込まれる。外枠3の開口部3aには、径方向に延びる鍔部3bが設けられており、外枠3の側面には、光源取付孔3cが形成されている。点灯装置4は、外枠3の内部に配置され、光源ユニット1に電力を供給する。バッテリー5は、外枠3の内部に配置され、蓄電池を収納し、点灯装置4に電力を供給する。
図3は、本発明の実施の形態1に係る光源ユニット1を示す底面図である。図2及び図3に示すように、光源ユニット1は、外枠3の開口部3aを塞ぐように外枠3に取り付けられ、照射対象空間に光を照射する。光源ユニット1は、発光装置6と、カバー7と、取付具8とを有している。発光装置6は、点灯装置4から供給された電力によって、光を照射する。カバー7は、発光装置6の外周を覆う円板状の部材であり、外枠3の開口部3aを塞ぐ。取付具8は、カバー7の裏面に設けられており、外枠3の光源取付孔3cに引っ掛かって、カバー7を外枠3に取り付ける金具である。
次に、照明器具2の組み立てについて説明する。外枠3の内部に点灯装置4及びバッテリー5が収容される。そして、光源ユニット1のカバー7が、外枠3の開口部3aを塞ぐように配置され、取付具8が光源取付孔3cに引っ掛かることによって、カバー7の裏面が外枠3の鍔部3bに接触した状態で、照明器具2が組み立てられる。そして、照明器具2は、天井の開口に埋め込まれる。
図4は、本発明の実施の形態1に係る光源ユニット1を示す組立正面断面図であり、図2及び図3のA−A断面図である。図5は、本発明の実施の形態1に係る光源ユニット1を示す分解正面断面図である。図4及び図5に示すように、光源ユニット1の発光装置6は、ベース10と、ソケット20と、光源モジュール30と、レンズ40と、押さえ部50とを有している。ベース10は、ソケット20を固定する金属部材であり、光源ユニット1のカバー7が取り付けられた状態で、外枠3の開口部3aを塞ぐように外枠3の内部に配置されている。ベース10は、例えばアルミニウム等からなる。ベース10は、光源モジュール30から発生する熱を、ソケット20を介して吸収して、外部に放出するヒートシンクの機能を有している。
ソケット20は、光源モジュール30を保持する部材であり、裏ソケット21と表ソケット22とを有している。ソケット20は、セラミック樹脂等の樹脂材料を成形したものであり、ガラスよりも柔らかい素材である。裏ソケット21は、光源モジュール30が取り付けられた状態でベース10に固定される部材である。表ソケット22は、筒状をなしており、周縁部がレンズ40の発光部31側の面に対面する部材である対面部26となっている。また、表ソケット22において、対面部26の内側には、光源モジュール30を収納する収納空間23と、光源モジュール30を露出させるソケット開口24とが形成されている。なお、ソケット開口24の周縁部は、収納空間23から広がって傾斜する傾斜面25となっている。表ソケット22と裏ソケット21とは、光源モジュール30を挟持した状態で、係合部材(図示せず)によって一体化され、ベース10に固定される。なお、ソケット20は省略されてもよい。
光源モジュール30は、表ソケット22の収納空間23に収納され、発光部31と基板32とを有している。発光部31は、光を出射する発光素子であり、例えばLEDである。発光部31は、例えば波長が440nm〜480nm程度の青色光を発するチップと、青色光を黄色光に波長変換する蛍光体とが樹脂パッケージの内部に設けられた素子としてもよい。この場合、発光部31は、青色光と黄色光とが合成された白色光を発する発光素子である。なお、発光部31は、本実施の形態1のように、COB型発光モジュールでもよいし、表面実装タイプのLED素子でもよいし、有機EL素子でもよいし、レーザーダイオードでもよい。
基板32は、平板状の部材であり、表面に発光部31が実装されている。光源モジュール30は、表ソケット22の収納空間23に収納された状態で、表ソケット22と裏ソケット21とに挟持される。ここで、光源モジュール30から出射する光は、ソケット開口24を通って、レンズ40に至る。なお、ソケット20が省略されている場合、基板32が直接ベース10に固定される。
レンズ40は、発光部31の光の出射方向側に配置され、略半球状をなしている。レンズ40は、例えばガラス材料をモールド成形したものであり、発光部31から出射された光を収集又は拡散等する。レンズ40は、内部がくり抜かれた入射部41と、半球の面である出射部42と、半球の底面である底部43と、底部43の周縁部から径方向に延びるフランジ44とを有している。入射部41は、発光部31から出射された光が入射する部分である。出射部42は、レンズ40内を通過した光が出射する部分である。底部43は、表ソケット22に対向する部分である。フランジ44は、押さえ部50に載置される部分である。
ここで、レンズ40は、例えば2つの金型を用いて成形される。レンズ40は、一方の金型が他方の金型に対し可動することによって成形される。具体的には、一方の金型は、入射部41を形成する可動する凸型の金型であり、他方の金型は、出射部42の外郭を形成する凹型の金型である。凹型の金型にガラス材料を流し込み、凸型の金型を凹型の金型側に押し込むことによって、凸型の金型と凹型の金型に挟まれたガラス材料は、所望の形状のガラスとなる。
押さえ部50は、板状の部材であり、発光部31の周囲に設けられる保持部51からなる。保持部51は、レンズ40のフランジ44が載置されることによって、レンズ40を保持している。なお、保持部51の内側には、レンズ40の出射部42が挿し込まれるレンズ用開口52が形成されている。押さえ部50は、保持部51上にフランジ44が載置されると共に、レンズ用開口52にレンズ40が挿し込まれた状態で、取付部材(図示せず)によってベース10に取り付けられる。
次に、光源ユニット1の組み立てについて説明する。光源モジュール30は、表ソケット22の収納空間23に収納された状態で、表ソケット22と裏ソケット21とが係合部材によって固定されることにより、ソケット20と一体化する。ソケット20と一体化した光源モジュール30は、裏ソケット21がベース10に接触した状態で、ベース10に固定される。また、レンズ40は、フランジ44が押さえ部50の保持部51に載置され、出射部42がレンズ用開口52から突出した状態で、押さえ部50とベース10とが取付部材によって固定される。これにより、レンズ40は、発光モジュールの光の出射方向側に配置される。
なお、レンズ40は、重力によるレンズ40の自重によって、押さえ部50の保持部51に載置される。これにより、光源モジュール30の発光部31とレンズ40の出射部42との距離が決定される。なお、発光部31と出射部42との距離は、予め設計された設計値となるように、光源ユニット1が作製される。このようにして、光源ユニット1が組み立てられる。
図6は、本発明の実施の形態1に係る光源ユニット1を示す正面断面図の拡大図であり、図4の点線で囲まれた部分Bの拡大図である。図6に示すように、光源ユニット1において、レンズ40は、押さえ部50の保持部51と、表ソケット22の周縁部である対面部26とに挟まれている。そして、レンズ40と対面部26との間には、空隙60が形成されている。空隙60は、レンズ40の成形ばらつき及びソケット20の成形ばらつきを吸収する許容空間として形成されている。また、空隙60は、押さえ部50がベース10に取り付けられるときに生じるばらつきを吸収する許容空間でもある。このように、保持部51は、ベース10に取り付けられレンズ40の発光部31側の面に対面する部材である対面部26と、レンズ40との間に、空隙60が形成されるように、レンズ40を保持する。
ここで、ベース10と押さえ部50との距離は、レンズ40のフランジ44の厚さと、ソケット20の厚さと、押さえ部50の保持部51がベース10に取り付けられるときのばらつき値と、空隙60の幅とを加算した合計の寸法である。また、空隙60の幅は、例えば、フランジ44の上限側最大ばらつき値と、対面部26の上限側最大ばらつき値と、押さえ部50の保持部51がベース10に取り付けられるときの上限側最大ばらつき値とを加算した値以上である。
ここで、フランジ44の上限側最大ばらつき値について説明する。フランジ44を有するレンズ40は、前述の如く、金型によって成形されるため、大きさにばらつきが生じる。フランジ44の厚さは、凸型の金型が上下可動する際、設計値に対し正側にばらつくか負側にばらつく。また、フランジ44の厚さは、レンズ40の材料の容量の変動によって、設計値に対し正側にばらつくか負側にばらつく。フランジ44の上限側最大ばらつき値とは、成形される際に、設計値に対し正側にばらつくと予想される最大ばらつきである。
次に、対面部26の上限側最大ばらつき値について説明する。周縁部が対面部26である表ソケット22は、成形される際、設計値に対し正側にばらつくか負側にばらつく。対面部26の上限側最大ばらつき値とは、成形される際に、設計値に対し正側にばらつくと予想される最大ばらつきである。そして、保持部51がベース10に取り付けられるときの上限側最大ばらつき値について説明する。保持部51が取付部材によってベース10に取り付けられるとき、ベース10と保持部51との距離は、設計値に対し正側にばらつくか負側にばらつく。保持部51がベース10に取り付けられるときの上限側最大ばらつき値とは、取り付けられる際に、設計値に対し正側にばらつくと予想される最大ばらつきである。
本実施の形態1によれば、レンズ40と対面部26との間に空隙60が形成されている。このため、レンズ40の成形ばらつきによってフランジ44が設計値より厚くても、フランジ44は対面部26を押圧しない。従って、発光部31とレンズ40との距離が設計値に保たれる。このように、光源ユニット1は、レンズ40の成形ばらつきが生じても、光学特性への影響を抑制することができる。
また、本実施の形態1によれば、レンズ40のフランジ44の厚さは、対面部26と保持部51との間の距離よりも小さくなるように形成されている。よって、フランジ44は対面部26を押圧せずに、発光部31とレンズ40との距離が設計値に保たれる。このように、光源ユニット1は、レンズ40の成形ばらつきが生じても、光学特性への影響を抑制することができる。
また、本実施の形態1によれば、フランジ44が当接する保持部51は、レンズ40を少なくともレンズ40の自重により保持することができる。このようにレンズ40を保持することで、レンズ40と対面部26との間に空隙60を形成することができる。従って、発光部31とレンズ40との距離が設計値に保たれる。このように、光源ユニット1は、レンズ40の成形ばらつきが生じても、光学特性への影響を抑制することができる。なお、保持部51は、レンズ40を所定の位置に位置決めするものである。
図7は、比較例に係る光源ユニット100を示す正面断面図の拡大図である。図7に示すように、比較例に係る光源ユニット100は、ベース101と、LEDモジュール(図示せず)をベース101に固定する第1支持部102と、第1支持部102に支持されたレンズ105とを有している。レンズ105は、縁部が水平に延びたフランジ106となっており、第1支持部102に設けられた引掛部103と、引掛部103の先端に設けられた爪104とによって、フランジ106が第1支持部102側に押圧されて、レンズ105が第1支持部102に固定されている。
比較例において、フランジ106の厚さが設計値よりも厚くなると、第1支持部102の爪104に嵌まらなくなって、レンズ105の取付不良が発生する。このため、レンズ105のフランジ106を、設計値の厚さになるまで研磨する必要があり、作業工数が増加する。また、仮に、フランジ106が、第1支持部102の爪104に嵌まったとしても、LEDモジュールとレンズ105との距離が設計値よりも離れてしまい、所望の光学特性を得ることができない。
これに対し、本実施の形態1は、レンズ40と対面部26との間に空隙60が形成されている。このため、レンズ40の成形ばらつきによってフランジ44が設計値より厚くても、フランジ44は対面部26を押圧しない。従って、発光部31とレンズ40との距離が設計値に保たれる。このように、空隙60によって、レンズ40の成形ばらつきを吸収及び許容することができる。従って、本実施の形態1は、成形ばらつきによる取り付け不良を抑制し、成形ばらつきによる光学性能の劣化を抑制することができる。
また、レンズ40だけではなくソケット20に成形ばらつきが発生しても、空隙60は、ソケット20の成形ばらつきを吸収及び許容することができる。更に、ベース10は、天井に取り付けられ、発光部31の光の出射方向が床に向かっており、レンズ40は、重力によって、保持部51に載置されている。このため、爪104等の係止部材を使用して、レンズ40を押さえ部50に取り付ける必要がない。従って、レンズ40の成形ばらつきが生じても、レンズ40の出射部42と発光部31との距離は不変である。よって、本実施の形態1は、成形ばらつきによる光学性能の劣化を抑制することができる。
更に、空隙60の幅は、フランジ44の上限側最大ばらつき値と、対面部26の上限側最大ばらつき値と、保持部51がベース10に取り付けられるときの上限側最大ばらつき値とを加算した値以上である。このため、空隙60は、レンズ40の成形ばらつき、ソケット20の成形ばらつき、及び取り付けばらつきを全て吸収することができる。従って、本実施の形態1は、成形ばらつきによる取り付け不良を抑制し、成形ばらつきによる光学性能の劣化を抑制することができる。
なお、光源ユニット1は、空隙60に設けられ、レンズ40よりも柔らかい柔軟部材を備えていてもよい。この場合、レンズ40の成形ばらつきによってフランジ44が設計値より厚くても、柔軟部材がその厚みを吸収するため、成形ばらつきによる取り付け不良を抑制し、成形ばらつきによる光学性能の劣化を抑制することができる。
実施の形態2.
図8は、本発明の実施の形態2に係る光源ユニット200を示す正面断面図である。本実施の形態2は、押さえ部250の形状が実施の形態1と相違する。本実施の形態2では、実施の形態1と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態1との相違点を中心に説明する。
図8に示すように、保持部251を有する押さえ部250は、ベース10に接触した状態で、取付部材によってベース10に取り付けられている。押さえ部250は、フランジ44が載置される部分から屈曲してベース10側に延びベース10に対向する部分において屈曲する断面Z形状をなしている。このように、保持部251が、ベース10に接触した状態で、取付部材によってベース10に取り付けられても、実施の形態1のように、保持部51が、ベース10から離れた状態で、取付部材によって取り付けられる場合と同様に、成形ばらつきによる取り付け不良を抑制し、成形ばらつきによる光学性能の劣化を抑制するという効果を奏する。
実施の形態3.
図9は、本発明の実施の形態3に係る光源ユニット300を示す正面断面図である。本実施の形態3は、押さえ部350が裏ソケット21と一体的に形成されている点で、実施の形態1と相違する。本実施の形態3では、実施の形態1及び2と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態1及び2との相違点を中心に説明する。
図9に示すように、保持部351である押さえ部350は、裏ソケット21と一体的に形成されている。これにより、押さえ部350をベース10に取り付ける手間が省ける。なお、押さえ部350は、表ソケット22の縁部と一体的に形成されてもよい。また、押さえ部350が裏ソケット21と一体的に形成されている場合、表ソケット22が省略されてもよい。更に、表ソケット22は、押さえ部350がベース10に取り付けられている場合にも、省略することができる。
実施の形態4.
図10は、本発明の実施の形態4に係る光源ユニット400を示す正面断面図である。本実施の形態4は、ソケット20が省略されている点で、実施の形態1と相違する。本実施の形態4では、実施の形態1〜3と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態1〜3との相違点を中心に説明する。
図10に示すように、本実施の形態4は、基板432がベース10に接着剤等によって直接取り付けられている。また、レンズ40の底部43が、基板432と対向している。このように、本実施の形態4は、ソケット20が省略されており、対面部433が基板432の縁部であり、フランジ44は、押さえ部450の保持部451に載置されている。本実施の形態4のように、対面部433が、発光部31が実装された基板432の縁部である場合も、実施の形態1のように、対面部26が、発光部31を保持するソケット20の縁部である場合と同様に、成形ばらつきによる取り付け不良を抑制し、成形ばらつきによる光学性能の劣化を抑制するという効果を奏する。
実施の形態5.
図11は、本発明の実施の形態5における照明器具500を示す斜視図である。図11に示すように、光源ユニット1は、埋め込み式の照明器具2に限らず、直付けの非常灯に適用することもできる。
実施の形態6.
図12は、本発明の実施の形態6における照明器具600を示す斜視図である。図12に示すように、光源ユニット1は、埋め込み式の照明器具2に限らず、長尺の照明器具600に適用することもできる。
1 光源ユニット、2 照明器具、3 外枠、3a 開口部、3b 鍔部、3c 光源取付孔、4 点灯装置、5 バッテリー、6 発光装置、7 カバー、8 取付具、10 ベース、20 ソケット、21 裏ソケット、22 表ソケット、23 収納空間、24 ソケット開口、25 傾斜面、26 対面部、30 光源モジュール、31 発光部、32 基板、40 レンズ、41 入射部、42 出射部、43 底部、44 フランジ、50 押さえ部、51 保持部、52 レンズ用開口、60 空隙、100 光源ユニット、101 ベース、102 第1支持部、103 引掛部、104 爪、105 レンズ、106 フランジ、200 光源ユニット、250 押さえ部、251 保持部、300 光源ユニット、350 押さえ部、351 保持部、400 光源ユニット、432 基板、433 対面部、450 押さえ部、451 保持部、500 照明器具、600 照明器具。

Claims (10)

  1. ベースと、
    前記ベースに取り付けられ、光を出射する発光部と、
    前記発光部の光の出射方向側に配置され、縁部が延びてフランジとなっているレンズと、
    前記ベースに取り付けられ、前記フランジが載置されて前記レンズを保持する保持部と、を備え、
    前記保持部は、
    前記ベースに取り付けられ前記レンズの発光部側の面に対面する部材と、前記レンズとの間に、空隙が形成されるように、前記レンズを保持する
    光源ユニット。
  2. 前記ベースは、天井に取り付けられ、前記発光部の光の出射方向が床に向かっており、
    前記レンズは、
    重力によって、前記保持部に載置されている
    請求項1記載の光源ユニット。
  3. 前記空隙に設けられ、前記レンズよりも柔らかい柔軟部材を更に備える
    請求項1又は2記載の光源ユニット。
  4. 前記レンズは、
    ガラス材料を用いて形成される
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の光源ユニット。
  5. 前記空隙の幅は、
    前記フランジの上限側最大ばらつき値と、前記ベースに取り付けられ前記レンズの発光部側の面に対面する部材の上限側最大ばらつき値と、前記保持部が前記ベースに取り付けられるときの上限側最大ばらつき値とを加算した値以上である
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の光源ユニット。
  6. 前記保持部は、
    前記ベースから離れた状態で、取付部材によって前記ベースに取り付けられる
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の光源ユニット。
  7. 前記保持部は、
    前記ベースに接触した状態で、取付部材によって前記ベースに取り付けられる
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の光源ユニット。
  8. 前記ベースに取り付けられ前記レンズの発光部側の面に対面する部材は、
    前記発光部を保持するソケットの縁部である
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の光源ユニット。
  9. 前記ソケットは、
    前記ベースに取り付けられる裏ソケットと、
    前記発光部を収納する収納空間が形成され、前記裏ソケットと共に前記発光部を挟持する表ソケットと、を有し、
    前記保持部は、
    前記裏ソケットと一体的に形成されている
    請求項8記載の光源ユニット。
  10. 前記ベースに取り付けられ前記レンズの発光部側の面に対面する部材は、
    前記発光部が実装された基板の縁部である
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の光源ユニット。
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