JP4775739B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置に係り、特に発光素子と基板を備えた口金つき照明装置に関する。

従来の発光素子と基板を備えた口金つき照明装置は、特開２００４−１３４２４９に開示されたものがある。特開２００４−１３４２４９の第２図は、これに開示された口金つき発光素子装置の構成図である。同図に示されるように、本従来装置は、口金と、球状カバーと、口金の中心軸に平行な基板と、基板の先端部に設けられた発光素子と、基板を固定するための手段と、基板と口金を電気的に接続する電線によって構成されている。
従来の発光素子と基板を備えた口金つき照明装置は、特開２００５−１８３０３４に開示されたものがある。特開２００５−１８３０３４の第２図は、これに開示された口金つき発光素子装置の断面図である。同図に示されるように、本従来装置は、口金と、ケースと、口金の中心軸に垂直な板状の発光素子部と、口金の軸に垂直な発光素子の点灯回路基板と、点灯回路基板を張着しつつ基板と口金を電気的に接続する電線によって構成されている。
従来の発光素子と基板を備えた口金つき照明装置は、本出願人が従来生産していたものがある。図７は、この口金つき発光素子装置の断面図である。同図に示されるように、本従来装置は、口金と、砲弾型ＬＥＤである発光素子部と、口金の中心軸に平行な発光素子の点灯回路基板と、基板と口金を電気的に接続する電線と、基板を封止する樹脂によって構成されている。
従来の発光素子と基板を備えた口金つき照明装置は、他社が従来生産していたものがある。図８は、この口金つき発光素子装置の外形図である。同図に示されるように、本従来装置は、口金と、面実装型ＬＥＤである発光素子部と、発光素子部を固定する特殊な形状の口金と、発光素子の点灯回路基板と、基板と発光素子を電気的に接続する板バネと、基板と口金を電気的に接続する板バネによって構成されている。
特開２００４−１３４２４９ 特開２００５−１８３０３４

これらの従来の技術においては、基板と口金が電線等によって接続されているため、部品点数と半田付け箇所と組立工程が多いという問題があった。
また、口金に対して基板の位置を固定する場合には、その手段が別に必要になっていたという問題があった。
さらに、発光素子を位置決めするための手段が別に必要だったという問題があった。
本出願人が従来生産していた照明装置は、発光素子と口金の間に大きな隙間があり、発光素子を位置決めするために、製造技術者が発光素子の位置を調整した上で、樹脂を注入し固着していたため、熟練した技術が必要だったという問題があった。
他社が従来生産していた照明装置は、発光素子を固定するための手段として、特殊な形状の口金を用い、基板を固定するための手段として、口金内部に挿入されるプラスチック製の部品を用い、各部を電気的に接続する板バネを用いていたため、特殊な部品を用意するためコストがかかるという問題があった。
本発明は、これら従来技術の問題点を解決するためになされたもので、基板と口金とを電気的に接続するための電線等を省略し、構造を単純化することのできる基板を提供することを目的とする。
本発明の別の目的は、口金の内径より僅かに小さい幅の基板と口金とを直接接続し、発光素子を口金の中心軸上に設置するための材料を省略し、組立作業を簡略化することのできる基板を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、面実装発光素子を基板上に実装したものを発光素子部とし、これと基板を直接半田付けし、発光素子を任意の位置に設置するための材料を省略し、組立作業を簡略化することのできる基板を提供することにある。

かかる目的を達成するために、本発明に係る照明装置は、発光素子部と、該発光素子部に電力を供給する接点のある基板と、該基板を保持する口金とを備えた照明装置において、前記基板は前記基板の製造時に前記基板の外形の一部として形成された突起部を有し、前記基板の配線と前記口金とが前記突起部を介して接続されることを特徴とする。

このように構成されることで、口金と、発光素子と、該発光素子に電力を供給する接点のある基板を直接半田付けし、電流が口金と基板と発光素子とに直接供給されるようにすることができるので、電流を供給するための口金と基板とを接続する電線を省略し、構造を簡略化することができ、これにより、口金と基板を接続するための材料と組立工程を省略することができる。

また、本発明において、前記基板は前記口金のアイレット部との接点となり得る突起部を具備するように構成しても良い。このように構成することで、該アイレット部へ基板を細長く伸ばし、該アイレット部と該基板とを直接半田付けすることができるので、電流を直接供給することができる。さらに、前記基板のアイレット部との接点となり得る突起部の長さを調節し、当該口金と直接固定することによって、発光素子を該口金に対して任意の位置に設置するための材料を省略することができ、これにより、組立作業を簡略化することが可能である。

さらに、本発明において、前記基板は前記口金のシェル部との接点となり得る突起部とを有し、前記基板は前記口金の内径より僅かに小さい幅を有するように構成しても良い。ここで、「シェル部」とは、口金を形成する大きいほうの金属部全体をいう。このように構成することで、当該基板を口金に導入する組立過程で、シェル部に対し該基板の口金の内径よりわずかに小さい幅の部分がガイドとなるので、発光素子を当該口金と該基板との中心軸上に設置するための材料を省略し、組立作業を簡略化することが可能となる。
また、本発明において、前記基板は前記発光素子部と隣接する突起部を有し、該基板と該発光素子部とが接続されるように構成しても良い。このように構成することで、当該基板の突起部が該基板と該発光素子部との中心軸を合わせるガイドとなるので、発光素子を該口金に対して任意の位置に設置するための材料を省略することができ、これによって、組立作業を簡略化することが可能となる。
さらに、該発光素子部と該基板の突起部を直接半田付けし、電流を当該基板から当該発光素子部へ直接供給することができるので、組立作業を簡略化することが可能である。

本発明によれば、口金と、発光素子と、該発光素子に電力を供給する接点のある基板の突起部とを直接半田付けすることで、該口金と、該発光素子と、該基板との接点の構造を簡略化させることができる。さらに、突起部の形状、基板と口金の位置関係、基板と発光素子部の位置関係を調整することで、材料と組立工程を省略しながらも、発光素子を該口金に対して任意の位置に設置した照明装置を提供することが可能となる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施するための最良の形態について説明する。
（第１の実施形態：発光素子部＝砲弾型ＬＥＤ）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る照明装置の構成図である。
なお、以下各図において、同一または相当部分には、同一符号を付す。また、各図の斜線部は、半田付け箇所を示す。
同図に示すように、この口金付き照明装置は、給電機能を有する円筒状の口金１と、口金１と直接半田付けされる突起部（以下、「突起部」ということもある）を備えた基板２と、基板２上に設けられたＬＥＤ（発光ダイオード）点灯回路と、基板２と接続される発光素子（以下、「発光素子」とも「発光素子部」ともいうことがある）の一例としての砲弾型ＬＥＤ素子３と、口金１の内部に充填される樹脂４とを備えて構成される。
基板２に設けられた接点を備えた突起部（５、６、７）は、基板２を製造する通常の製造工程で形成されるため、本発明を実施していない形状の基板と同等のコストで本発明の基板を製造することができる。
円筒形の口金１の側面内部と基板２が隣接する位置に対称に、たとえば台形状の突起部６が基板２に設けられ、この部分の幅は、口金１の内径より僅かに小さく設定される。基板２の下部にはたとえば棒状の突起部５が設けられ、この突起部５の先端が、口金１のアイレット部から僅かに出るように形成されている。基板２の上部には、発光素子部を接続する際の位置決めをするための突起部７が設けられる。
次に、このように構成される本発明に係る照明装置の機能を説明する。
口金１は電流を供給する機能を有している。基板２は砲弾型ＬＥＤ素子３を点灯させるための電子回路を有する。砲弾型ＬＥＤ素子３は発光素子の一例として用いられる。樹脂４は、基板２に設けられている接点や電子回路を、外気による酸化や異物の侵入から保護するための機能を有している。また、樹脂４は、構造的強度を高める機能をも有している。基板２に設けられた突起部６は、口金１のシェル部と直接接続する接点を備えている。基板２に設けられた突起部５は、口金１のアイレット部と直接接続する接点を備えている。基板２に設けられた突起部７は、砲弾型ＬＥＤ素子３と直接接続する接点と、砲弾型ＬＥＤ素子３の位置合わせのための突起部を有する。
このような機能をそれぞれが有しているため、口金１のアイレット部から電流の供給をうけると、アイレット部に隣接する基板２の突起部５を通って、基板２へ電流が供給される。
したがって、電流が口金と基板と発光素子とに直接供給されるようにすることができるので、電流を供給するための口金と基板とを接続する電線を省略し、構造を簡略化することができ、これにより、口金と基板を接続するための材料と組立工程を省略することができることとなる。

次に、本実施形態に係る照明装置の製造工程を説明する。
当実施形態に係る本発明を実施した基板２に、発光素子部３を半田付けする。この半田付けの際に、発光素子部３に隣接する突起部７との位置関係を調節しながら半田付けをすることで、発光素子部３の中心軸と基板２の中心軸を容易に合わせることができる。
次に、発光素子部３を取り付けた基板２を、口金１に挿入する。基板２の左右に設けられた突起部６が、ガイドの役割を果たし、口金１の中心軸と基板２の中心軸を容易に合わせることができる。このとき、口金１のアイレット部から、基板２の下部に設けられた突起部５が露出する。半田付け前に、この突起部５の長さを調節することで、口金１に対して発光素子部３を任意の位置に設置することができる。この突起部５に設けられた接点と口金１のアイレット部を半田付けすれば、アイレット部の電気的な接続と、口金１に対する基板２位置の固定の両方を同時に完了することができる。また、シェル部の電気的接続を確保するために、突起部６に設けられた接点とシェル部内面を半田付けする。
最後に、口金１と発光素子部３の隙間に、樹脂４を流し込んで固着させる。
以上、詳細に説明したように、当実施形態に係る本発明に係る照明装置によれば、基板と口金、また基板と発光素子部を接続する電線、および電線を半田付けする工程を省略できる。
さらに、発光素子を口金の中心軸上に固定するための材料、および工程を省略できる。

（第２の実施形態：発光素子部＝面実装ＬＥＤ＋本実施形態に係る基板（以下、「本基板」ともいう。））
図２は、本発明の第２の実施形態における照明装置の断面図である。
図３は、本発明の第２の実施形態における照明装置の上面図である。
この口金付き照明装置は、面実装ＬＥＤ３ａと本発明の請求項４を実施した基板の突起部へ接続するための孔３ｃを具備する本基板３ｂを備えた発光素子部３と、それ以外は、第１の実施形態と同等の部材を備えた照明装置である。このとき、面実装ＬＥＤ３ａを本基板３ｂに実装した発光素子部３には、当該発光素子部３と隣接する突起部７と勘合する位置に孔を設けておく。突起部７と孔３ｃは、２対あるため、それぞれが発光素子の電源供給端子の＋極と−極になるように電極を配置すれば、半田付けにより固定と電気接続の両方を行うことができる。
本発明の基板２と発光素子部３は、共に複数個を面付けし、１枚の大きな基板として通常の製造工程で形成することが出来る。基板２が完成した時点で、発光素子部３は組み立てられている。よって、本発明を実施していない電子回路基板と同等のコストで本発明の発光素子部３を製造することができる。機能についての説明は第１の実施形態のそれをもって替える。

次に、本実施形態に係る照明装置の製造工程を説明する。
発光素子部３を基板２に接続する。発光素子部３に設けられた孔３ｃに、基板２の突起部７を挿入し、孔３ｃの内部または周辺に設けられた接点と基板２の突起部７に設けられた接点を半田付けする。
この半田付けの際に、発光素子部３の中心軸と基板２の中心軸を容易に合わせ固定することができる。
また、本実施の形態に係るアイレット部の半田付けにおいては、上記第１実施形態と同等の工程を行うので、ここでの説明を省略する。
シェル部の半田付けは、第１の実施形態と同等の工程をとることもできるが、発光素子部３に隠れて半田付けがしにくい場合には、シェル部に対応する電極を発光素子部３の本基板３ｂに引き込み、発光素子部３の本基板３ｂの縁と口金１を接続し、接続を確保することもできる。この場合は、ＬＥＤからの熱が口金１を通して排熱する構造も兼ねることができる。
また、本実施形態に係る樹脂４の固着工程は、発光素子部３の本基板３ｂに設けられた開口部から樹脂４を流し込み、上記第１の実施形態と同等の工程を行うので、ここでの説明を省略する。
以上、詳細に説明したように、本発明に係る照明装置によれば、基板と口金、また基板と発光素子部を接続する電線、および電線を半田付けする工程を省略することができる。
さらに、発光素子を口金の中心軸上に固定するための材料、および工程を省略することができる。

（第３の実施形態：発光素子部＝砲弾型ＬＥＤ＋本基板）
図４は、本発明の第３の実施形態における照明装置の断面図である。
図５は、本発明の第３の実施形態における照明装置の上面図である。
この口金付き照明装置は、砲弾型ＬＥＤ３ａと本発明の請求項４を実施した基板の突起部へ接続するための孔３ｃを具備する本基板３ｂを備えた発光素子部３と、それ以外は、第１の実施形態と同等の部材を備えた照明装置である。このとき、砲弾型ＬＥＤ３ａを本基板３ｂに実装した発光素子部３には、当該発光素子部３と隣接する突起部７と勘合する位置に孔を設けておく。突起部７と孔３ｃは、２対あるため、それぞれが発光素子の電源供給端子の＋極と−極になるように電極を配置すれば、半田付けにより固定と電気接続の両方を行うことができる。
本発明の発光素子部３は、通常の製造工程で形成されるため、本発明を実施していない電子回路基板と同等のコストで本発明の発光素子部３を製造することができる。機能についての説明は第１の実施形態のそれをもって替える。

本実施形態に係る照明装置の製造工程は、第２の実施形態の面実装ＬＥＤが砲弾型ＬＥＤに置き換わった構造をしているため、上記第２実施形態と同等の工程を行うので、ここでの説明を省略する。
第２の実施形態と同様、本発明に係る照明装置によれば、基板と口金、また基板と発光素子部を接続する電線、および電線を半田付けする工程を省略することができる。
さらに、発光素子を口金の中心軸上に固定するための材料、および工程を省略することができる。
また、複数の砲弾型ＬＥＤを具備した場合には、第１の実施形態の数倍の光量を得ることが出来る。
さらに、ストッパー付の砲弾型ＬＥＤを用い、砲弾型ＬＥＤと本基板を固着させず隙間を設けた場合には、砲弾型ＬＥＤの角度を使用者の手により調整できる照明装置を提供することが出来る。

（第４の実施形態：発光素子部＝面実装ＬＥＤ）
図６は、本発明の第４の実施形態における照明装置の断面図である。
この口金１付き照明装置は、面実装ＬＥＤを発光素子部３とし、基板２を口金１の開口部より外に出るように延長し、この延長した部分に面実装ＬＥＤである発光素子部３を接続・実装し、それ以外は、第１実施形態と同等の部材を備えるようにした照明装置である。
本発明の発光素子部３を基板２に実装する工程は、基板２に部品を実装する通常の製造工程と同時に行うため、本発明を実施していない電子回路基板と同等のコストで本発明の発光素子部３を組み立てることができる。機能についての説明は第１の実施形態のそれをもって替える。

次に、製造工程を説明する。
面実装ＬＥＤである発光素子部３をＬＥＤの点灯回路を構成する部品とともに、基板２に実装するため、基板２が完成した時点で、発光素子部３は基板２に接続されている。発光素子部３は、従来のフィラメント電球の発光素子位置と互換性のある位置に実装する。
また、本実施の形態に係るアイレット部の半田付けにおいては、上記第１実施形態と同等の工程を行うので、ここでの説明を省略する。
さらに、本実施の形態に係るシェル部の半田付けにおいては、上記第１実施形態と同等の工程を行うので、ここでの説明を省略する。
また、本実施の形態に係る樹脂４の固着工程においては、上記第１実施形態と同等の工程を行うので、ここでの説明を省略する。
以上、詳細に説明したように、本発明に係る照明装置によれば、基板と口金、また基板と発光素子部を接続する電線、および電線を半田付けする工程を省略することができる。
さらに、発光素子をフィラメント球の発光素子位置と互換性のある位置に固定するための材料、および工程を省略することができる。
また、発光素子をフィラメント球の発光パターンと互換性のある発光パターンとするために、サイドエミッタ型レンズ付ＬＥＤを購入する必要が無く、通常の面実装型ＬＥＤを使用することができる。
さらに、ＬＥＤの設置面積を増やすことができる。裏表両面にＬＥＤを配置した場合には、従来の倍の光量を得ることができる。

（口金との互換性）
上記の３種類の実施形態は、異なる形状の口金や異なる形状の発光素子に対して、それぞれ同一の形状の基板で対応することができる。特に第１と第２の実施形態は、上記発光素子部と隣接する突起部の形状と位置を工夫することで、統合して同一の形状の基板とすることができる。
本発明の基板のアイレット部からはみ出る棒状の突起部を長めにつくり、生産時に任意の長さに切ることができるようにすれば、同一の基板を長さの異なる複数種の口金に使用することができる。たとえば、Ｅ１０／１３型の口金の全長は約１３．５ｍｍで、Ｅ１０／１７型の口金の全長は約１６．５ｍｍであるが、前述の構造を基板に備えると、そのどちらにも、基板と口金の接続に電線が不要であるという本発明独特の効果をもたらすことができる。
また、本発明の基板の口金のシェル部の内側に隣接する突起部のあるところの幅を８．４〜８．９ｍｍ程度にし、突起部のシェルに沿った方向の長さを約３．５ｍｍ以下とし、基板の突起部のないところの幅を約８．０ｍｍ以下とすると、Ｅ１０／１３、Ｅ１０／１７、１３．５ｓ／１４、ＢＡ９ｓ／１３等の口金に電線等を用いることなく直接半田付けできる基板になる。
とくに、基板の口金のシェル部の内側に隣接する突起部のあるところの幅を８．４〜８．６ｍｍ程度とすると、口金に対して若干の遊びが生まれるため、半田付け時に発光素子部の位置を微調整することができるようになる。この基板を口金の中心軸に設置する場合は、基板の突起部６とシェルに０．１ｍｍ程度の隙間が開くことがあるが、この程度の隙間は、半田の表面張力で埋まる隙間であり、電気的接続に対してなんら影響を与えない。この隙間により、発光素子部３が目標とする位置よりずれて付くことも懸念されるが、アイレットの半田付け時に適切な治工具をもちいれば、このような問題を回避することができる。
本発明と上記の寸法上の工夫を用いれば、多種の口金に同一の基板で対応可能であるため、基板の在庫数を最小限に抑えながら、セミカスタム的な生産体制、すなわち実質的な注文生産体制をとることができる。
また、本発明の基板をＥ１２型、Ｅ１７型、ＢＡ１５ｓ型等の口金に用いることもできる。発光素子部を砲弾型ＬＥＤで構成した場合には、アイレット部のみが直接接続となる。発光素子部を本基板とＬＥＤで構成した場合には、発光素子部の本基板と口金を直接接続できるので、全ての接点が電線を用いずに接続され、本発明の効果を最大限に発揮し、材料及び工程を省略することができる。
（発光素子との互換性）
本発明の基板の、上記発光素子部と隣接する突起部を、幅０．６〜０．８ｍｍ、高さ０．５〜１．０ｍｍ程度の大きさでつくり、突起部の中心が口金の中心から３．０〜３．５ｍｍ程度の位置にくるように、２つの突起部を左右対称に配置すれば、直径５ｍｍの砲弾型ＬＥＤと、ＬＥＤを本基板に実装した発光素子部とに、同一の形状の基板で対応することができる。この本基板の外形を口金の開口部の形状に合わせて成形すれば、基板の形状はそのままでも、対応する口金の種類を増やすことが出来る。このとき、ＬＥＤを本基板に実装した発光素子部には、上記発光素子部と隣接する突起部と勘合する位置に孔を設けておく。突起部と孔は、２対あるため、それぞれが発光素子の電源供給端子の＋極と−極になるように電極を配置すれば、半田付けにより固定と電気接続の両方を行うことができる。また、シェル部に対応する電極を発光素子部の本基板に引き込み、この本基板からシェル部に導通させても良い。
本発明と上記の寸法上の工夫を用いれば、多種の発光素子に同一の基板で対応可能であるため、基板の在庫数を最小限に抑えながら、セミカスタム的な生産体制、すなわち実質的な注文生産体制をとることができる。

これに対して従来の同種製品では、本発明の享受する程度の普遍性を持った基板は設計されていなかったものである。

（対応可能な口金の例）
なお、本発明の効果を受けることの出来る口金の種類としては、たとえば下記のようなものが挙げられる。
（１）前記寸法を適用した基板を使用した場合に、本発明の効果が最大となるもの
Ｅ１０ ：Ｅ１０／１３ Ｅ１０／１７
Ｐ１３．５ｓ：Ｐ１３．５ｓ／１４
ＢＡ９ｓ ：ＢＡ９ｓ／１３
（２）前記寸法を適用した基板と本基板を用いた発光素子部を使用した場合に、本発明の効果が最大となるもの
Ｅ１２ ：Ｅ１２／１５ Ｅ１２／１８．５
Ｅ１４ ：Ｅ１４／２２ Ｅ１４／１７
Ｅ１７ ：Ｅ１７／２０
ＢＡ１５ｓ ：ＢＡ１５ｓ／１９
（３）２つのアイレットがあり、それに対応した形状の本発明の基板を使用しても良いもの
ＢＡ１５ｄ ：ＢＡ１５ｄ／１９
ＢＡ１５ｄ ：ＢＡ１５ｄ／１７
ＢＡＹ１５ｄ：ＢＡＹ１５ｄ／１９

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、その技術思想の同一及び等価に及ぶ範囲において上述した実施形態への様々な変形、追加、置換、拡大、縮小等を許容するものである。

さらに、上述したものは本願に係る技術思想を具現化するための実施形態の一例を示したにすぎないものであり、ほかの実施形態でも本願に係る技術思想を適用することが可能である。

また、本願発明を用いて生産される装置、方法がその２次的生産品に登載されて商品化された場合であっても、本願発明の価値は何ら減ずるものではない。

本発明に係る照明装置によれば、電流を供給するための口金と基板とを接続する電線を省略し、構造を簡略化することができ、口金と基板を接続するための材料と組立工程と、発光素子と基板を接続するための材料と組立工程を省略することができることから、照明装置製造業のみならず、これを用いる各種産業に広く利用することができる。

本発明の第１の実施形態に係る照明装置の基板正面方向から見た断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る照明装置の基板正面方向から見た断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る発光素子部の平面図である。 本発明の第３の実施形態に係る照明装置の基板正面方向から見た断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る発光素子部の平面図である。 本発明の第４の実施形態に係る照明装置の基板側面方向から見た断面図である。 出願人の従来の照明装置の断面図である。 他社の従来の照明装置の側面図である。

符号の説明

１ 口金
２ 基板
３ 発光素子、発光素子部
３ａ 発光素子
３ｂ 本基板
３ｃ 孔
４ 樹脂
５ 突起部
６ 突起部
７ 突起部
８ 反射鏡
９ 板バネ

Claims (4)

1. 発光素子部と、該発光素子部に電力を供給する接点のある基板と、該基板を保持する口金とを備えた照明装置において、
   前記基板は前記基板の製造時に前記基板の外形の一部として形成された突起部を有し、
   前記基板の配線と前記口金とが前記突起部を介して接続されることを特徴とする照明装置。
2. 前記基板は前記口金のアイレット部との接点となり得る前記突起部を具備することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記基板は前記口金のシェル部との接点となり得る前記突起部とを有し、
   前記基板は前記口金の内径より僅かに小さい幅を有することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
4. 前記基板は前記発光素子部と隣接する前記突起部を有し、前記基板と前記発光素子部とが接続されることを特徴とする請求項１記載の照明装置。