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ランプ

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    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

Description

本発明は、発光素子を光源とし、回路ユニットを内蔵するランプに関する。

近年、照明器具の光源として使用されてきた白熱電球及びミニクリプトン電球並びに電球形蛍光ランプ等(これらをまとめて、「従来のランプ」ともいう。)を代替するものとして、半導体発光素子の1つである光高率な長寿命のLED(Light Emitting Diode)を利用したランプが提案されている。なお、このLEDを用いたランプを、従来のランプと区別するために、LEDランプとする。

上記LEDランプは、例えば、基板にLEDが実装されてなるLEDモジュールと、LEDの発光時の熱を放熱する筒状のヒートシンクと、ヒートシンクの一端側に設けられた口金と、LEDモジュールを表面に搭載し且つヒートシンクの他端開口を塞いで発光時の熱をヒートシンクに伝える熱伝導部材と、口金から受電してLEDを発光させる回路ユニットと、ヒートシンク内に配され且つ内部に回路ユニットを格納する回路格納部材とを備えたものがある(例えば、特許文献1)。

このLEDランプでは、LED発光時の熱を、熱伝導部材からヒートシンクへと伝え、ヒートシンクに伝わった熱は、一部が対流・輻射によりヒートシンクから放熱され、一部が伝導により口金からソケットを経由して照明装置や天井・壁等に伝わる。これにより、LEDモジュール内のLEDが高温になるのを抑制している。

国際公開2010/090012号 特開2006−313718号公報

上記構成のLEDランプでは、発光時のLEDの熱を放出して、LEDが過度に高温となるのを抑制できるものの、回路ユニットを構成する電子部品が過度に高温になるのを抑制することができない。
つまり、回路ユニットは、回路基板と電子部品とからなり、回路基板が、回路ケース内に装着されている。電子部品の中には、LED点灯時に高温となるもの(例えば、集積回路部品である。)があり、回路基板における高温となる電子部品を実装する部分が炭化して、絶縁性が劣化する等の問題が生じる。

特に、近年、LEDランプの小型化の要望が強く、回路ユニットを格納する回路ケースやヒートシンクの小型化に伴って回路ユニット周辺温度が上昇したり、調光点灯可能な回路ユニットでは電子部品数の増加に伴って回路ユニットの温度やその周辺温度が上昇したりする傾向にある。
本発明は、大型化することなく、回路ユニットの温度上昇を抑制することができるランプを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係るランプは、基板に発光素子が実装されてなる発光モジュールと、前記発光素子の発光時の熱を放熱する筒状のヒートシンクと、前記ヒートシンクの一端側に設けられた口金と、前記発光モジュールを表面に搭載する載置部材と、前記ヒートシンク内に格納され且つ前記口金を介して受電し前記発光素子を発光させる回路ユニットとを備えるランプであって、前記載置部材と前記ヒートシンクとが接触して前記発光時の熱を前記ヒートシンクに伝える構成であり、前記回路ユニットは、回路基板と、前記回路基板に実装された複数の電子部品とからなり、前記回路基板又は前記複数の電子部品の少なくとも1つが、前記載置部材に熱伝導部材を介して熱接合されていることを特徴としている。

本発明に係るランプでは、回路基板又は複数の電子部品の少なくとも1つが、載置部材に熱伝導部材を介して熱接合されているので、回路基板又は電子部品の熱が載置部材に伝わり、回路基板又は電子部品に熱が蓄積するのを防止することができる。これにより、回路基板又は電子部品が過度に温度上昇するのを抑制できる。
また、前記回路ユニットは、回路ケースに格納された状態で、前記ヒートシンク内に格納され、
前記回路基板又は前記複数の電子部品の少なくとも1つが、前記回路ケースの内面に第1熱伝導部材により熱結合されていると共に、前記回路ケースの外面と前記載置部材の裏面とが第2熱伝導部材を介して熱接合されていることを特徴としている。ここでいう格納とは、回路ユニットの全部が格納されている場合、回路ユニットの一部が格納されている場合の両方を含む概念である。これにより、前記回路基板又は前記複数の電子部品の少なくとも1つに発生・蓄積された熱を効率用良く回路ケースを経由して載置部材に伝導することができる。

さらに、前記複数の電子部品には、前記回路基板における前記載置部材側に位置する主面に実装された集積回路部品が含まれ、前記複数の電子部品の少なくとも1つは前記集積回路部品であり、前記第1熱伝導部材はシリコーンシートであることを特徴としている。これにより、前記複数の電子部品の少なくとも1つである集積回路部品に発生・蓄積された熱を効率用良く回路ケースに伝導することができる。

また、前記載置部材における前記発光モジュールを搭載する部分が、前記ヒートシンクの中心軸に対して傾斜していることを特徴としている。これにより、ダウンライト用の照明器具であってソケットが器具本体の中心軸に対して傾斜して設けられている照明器具に装着されても、器具本体の下方を明るく照らすことができる。
さらに、前記回路ケースは、前記ヒートシンク内に格納される本体部と前記ヒートシンクの一端から外部へと突出して前記口金が装着される口金装着部とを備える第1ケースと、前記第1ケースの他端を塞ぐ第2ケースとを有し、前記第2ケースが前記第1ケースよりも熱伝導率が高く、前記第1ケースが前記第2ケースよりも強度が高く、前記回路ケースの内面は、前記第2ケースの内面であることを特徴としている。これにより、前記回路基板又は前記複数の電子部品の少なくとも1つに発生・蓄積された熱を効率用良く回路ケースから載置部材側へと伝導することができるとともに、第1ケースは口金を装着する構造部材としての機能を果たす。

前記第2ケースの熱伝導率が1W/mK以上 15W/mK以下の範囲内にあることを特徴としている。これにより、前記回路基板又は前記複数の電子部品の少なくとも1つに発生・蓄積された熱を効率用良く回路ケースから載置部材側へと伝導することができる。

第1の実施の形態に係る照明装置の断面図である。 第1の実施の形態に係るLEDランプの概観斜視図である。 第1の実施の形態に係るLEDランプを示す断面図である。 LEDランプの分解斜視図である。 LEDランプ上部の分解斜視図である。 第2の実施の形態に係るLEDランプを示す断面図である。

以下、本発明に係るLEDランプ及び照明装置の例である実施の形態について図面を参照しながら説明する。
なお、発明の実施の形態で使用している、材料、数値は好ましい例を例示しているだけであり、この形態に限定されることはない。また、本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更は可能である。また、他の実施の形態との組み合わせは、矛盾が生じない範囲で可能である。
<第1の実施の形態>
1.照明装置
図1は、第1の実施の形態に係る照明装置1の断面図である。

照明装置1は、天井3の開口3aを利用して天井3に埋設された照明器具5と、照明器具5に取り付けられたLEDランプ7とを備える。なお、LEDランプ7については後で説明する。
照明器具5は、所謂、ダウンライト用であり、碗状の器具本体9と、ランプを装着するためのソケット11と、ソケット11を器具本体9に対して所定角度で傾斜させて器具本体9に連結する連結部材13と、商用電源と接続される接続部15とを有する。なお、ソケットは、本実施の形態にかかるLEDランプ7や、白熱電球及びミニクリプトン電球並び電球形蛍光ランプ等の従来のランプを装着できる。

ソケット11は、ソケット11の中心軸(LEDランプ7の中心軸でもある。)Yが器具本体9の中心軸Xに対して所定の傾斜角度A、例えば70度で傾斜している。なお、ソケットの傾斜角度は、中心軸X,Yの交点Oを中心として、当該交点Oよりも上方に延伸している中心軸Xを起点としている。
2.LEDランプ
図2は、第1の実施の形態に係るLEDランプ7の概観斜視図であり、図3は、第1の実施の形態に係るLEDランプ7を示す断面図である。また、図4は、LEDランプ7の分解斜視図であり、図5は、LEDランプ7上部の分解斜視図である。

図3の仮想線Zは、口金20の中心軸でもあり、LEDランプ7の中心軸であるランプ軸でもある。また、図3における仮想線Zは、LEDランプ7が照明器具5に装着されると、図1に示す仮想線Yになる。
LEDランプ7は、照明器具5のソケット11に装着自在に装着される口金20と、口金20に対し口金20の中心軸Zを中心とする軸回りに回転可能に連結され且つ口金20(LEDランプ7)の中心軸Zに対して所定の角度Bで傾斜する平坦面を有する本体22と、本体22の平坦面に搭載されたLEDモジュール24と、LEDモジュール24を点灯させる回路ユニット26と、本体22内に収容され且つ回路ユニット26を覆う回路ケース28と、LEDモジュール24を覆うグローブ30とを有する。

つまり、ランプであるLEDランプ1は、基板である実装基板72に発光素子であるLED74が実装されてなる発光モジュールであるLEDモジュール24と、発光素子であるLED74の発光時の熱を放熱する筒状のヒートシンクである筒体42と、ヒートシンクである筒体42の一端側に設けられた口金20と、発光モジュールであるLEDモジュール24を表面に搭載する載置部材である蓋体44と、ヒートシンクである筒体42内に格納され且つ口金20を介して受電し前記発光素子であるLED74を発光させる回路ユニット26とを備える。
(1)口金20
口金20は、図2〜図4に示すように、従来のランプの電球を装着する照明器具5にも適合できるように、従来のランプの口金と同じものであり、例えば、JIS(日本工業規格)に規定するEタイプやGタイプが用いられる。

ここでの口金20は、E17であり、図3に示すように、筒状のシェル34にアイレット36が絶縁接続体38を介して接続されている。シェル34及びアイレット36は、配線40a,40bを介して回路ユニット26と接続される。なお、口金20は、シェル34の雌ネジ部を利用して、回路ケース28の口金装着部126に螺着されている。
(2)本体22
本体22は、図3及び図4に示すように、両端に開口を有する筒体42と、筒体42の一端側の開口を塞ぐように一端部に装着された蓋体44とを備える。ここでの筒体42の一端は、口金20の存する側と反対側の端、つまりグローブ30の存する側の端を指し、他端はグローブ30の存する側と反対側の端、つまり口金20の存する側の端を指す。

筒体42と蓋体44は、例えば、蓋体44を筒体42に圧入したり、接着剤により固着したりされており、本体22は口金20に対して後述する機構により回転自在(但し、後述するが、回転可能な角度360[°]未満である。)となっている。なお、他の公知な技術、例えば、ネジ、かしめ、溶接等により筒体42と蓋体44とを一体的に接合しても良い。
(2−1)筒体42
筒体42は、図2〜図4に示すように、横断面形状が円環状の筒状をし、中心軸Z上を一端から他端に移るに従って直径が小さくなるコーン状をしている。具体的には、筒体42の中心軸Z上を一端から他端に移るに従って筒体42の中心軸Zに近づくように傾斜する傾斜部46と、他端で屈曲して中心軸Zに向かって延出する延出部48と、延出部48から中心軸Zと平行な方向であって外方へと突出する突出部50とからなる。なお、筒体42は、熱伝導率の高い材料、例えば、アルミニウム等により構成され、放熱機能を有している。

なお、延出部48は筒体42の中心軸Zにまで達しておらず、延出部48の内周縁により開口49が形成されている。また、筒体42の一端側は、他端側よりも径が大きいため、一端を大径側端、他端を小径側端ともいう。
(2−2)蓋体44
蓋体44は、図3及び図5に示すように、球体を2つの平面で切断したような形状をしている。2つの平面は、球体の中心を通る仮想直線と直交する第1の平面と、第1の平面と離れた位置で前記仮想直線に対して傾斜した第2の平面とであり、蓋体44の外観を構成する周縁上で互いに交差することはない。

ここで、第1の平面で切断された底部52が筒体42の一端側を塞ぎ、第2の平面で切断された取付部54にグローブ30が装着されている。
蓋体44は、底部52、取付部54の他に、取付部54(第2の平面)から内方へと凹入する第1凹入部56と、底部52の中央から内方へと凹入する第2凹入部58と、底部52(第1の平面)の外周縁に形成された段部60とを備える。なお、蓋体44は、熱伝導率の高い材料、例えば、アルミニウム等により構成されている。

第1凹入部56は、その底面62が、図3に示すように、中心軸Zに対して角度Bで傾斜するように凹入している。つまり、図3の矢印C方向から見たとき(ランプ軸Zと直交する方向からLEDランプ7を見たとき)に、底面62が、下側部分が手前側であって、上側部分が奥側になるように傾斜している。この傾斜した底面62の中央位置にLEDモジュール24が搭載(載置)されている。

底面62は、図3に示すように、矢印C方向から見たときに、取付部54の周縁を含む平面(つまり、上記の第2の平面である。)に対して、下部側が陥没し、上部側が隆起している。
第1凹入部56は、LEDモジュール24を搭載する部分(底面62の中央部分である)が第2の平面に対して徐々に隆起するように傾斜しているため、その隆起した部分の外側(外周)には、グローブ30の開口側端部64を装着するための装着溝65が形成されている。

第2凹入部58は、図3に示すように、回路ケース28の一部が挿入されるように、当該一部の形状・大きさに対応して凹入している。具体的には、凹入形状は第1凹入部56の底面62と平行な平面で柱を斜めに切断したような形状であり、C方向から見たときに、底部52の下面(第1の平面)に対して、手前側から奥側に移るに従って深くなるように凹入している。

このため、第1凹入部56と第2凹入部58との間に位置する底板66は、LEDモジュール24を搭載(載置)する部分ではその厚みが略一定となっている。第1凹入部56と第2凹入部58との間の底板66には、LEDモジュール24と回路ユニット26とを電気的に接続する配線82,84用の貫通孔68,70が形成されている(図5参照)。
(3)LEDモジュール24
LEDモジュール24は、図3に示すように、表面に配線パターン(図示省略)を有する実装基板72と、実装基板72の表面に実装された複数のLED素子74と、複数のLED素子74を封止する封止体76とを備える。

図3では、LEDモジュール24に実装されているLED素子74は6個現れているが、封止体76により覆われている他のLED素子(74)を含めて合計36個が実装されている。なお、LED素子74の実装数はこれに限定するものではなく、ランプの仕様、LED素子の仕様等により適宜決定される。
実装基板72は、絶縁性材料(例えば、セラミックである。)により構成され、ここでは平面視正方形状をしている。配線パターンは、実装基板72上に実装される複数のLED素子74を直列及び/又は並列に接続するための接続部と、回路ユニット26から受電するための端子部78,80とを有する(図5参照)。

なお、端子部78,80は、図5に示すように、蓋体44を貫通する貫通孔68,70を通って、蓋体44の内部から外部に導出された一対の配線82,84(図4参照)と接続端子部材86,88(図3及び図5参照)を介して接続される。
封止体76は、例えば、透光性樹脂(例えば、シリコーン樹脂である。)等により構成され、LED素子74から発せられた光の波長を変換する必要がある場合は、蛍光体粉末等の波長変換機能を有する材料が透光性樹脂に混入される。

例えば、LEDモジュール24から白色光を出射させる場合、LED素子74として青色発光するGaN系の素子を用いると、蛍光体粉末として、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+やYAG:Ce3+等の黄緑色蛍光体粉末とSr2Si58:Eu2+や(Sr,Ca)AlSiN:Eu2+等の赤色蛍光体粉末とを用いれば実施できる。
なお、LED素子74から発せられた光の波長を変換する必要がある場合、例えば、グローブ30の内周面に蛍光体粉末を含む蛍光膜を形成することでも実施できる。

LEDモジュール24は、押さえ板90によって蓋体44の第1凹入部56の底面62に押圧・固定されている。押さえ板90は、図5に示すように、LEDモジュール24よりも大きく、LEDモジュール24の封止体76に対応する部分に開口92を有している。また、押さえ板90は、四角形のLEDモジュール24で互いに対向する一組の辺であって端子部78,80が形成されてない辺に相当する部分94,96が、他の対向し合う一組の辺に相当する部分98,100よりも高くなっており、この高くなっている部分94,96とLEDモジュール24の実装基板72との間に接続端子部材86,88が配される(図3参照)。

これにより、押さえ板90をLEDモジュール24に被せたときに、押さえ板90の低い部分98,100が実装基板72の表面に当接し、高い部分94,96が接続端子部材86,88の上面に当接する。この状態で、押さえ板90は、低い部分98,100がネジ102,104により蓋体44に螺着されることで、LEDモジュール24が蓋体44に装着される。

なお、接続端子部材86,88は、配線82,84に接続される金属製の板バネを有し、この板バネが、LEDモジュール24の実装基板72上の端子部78,80に接触し、押さえ板90の蓋体44への装着時に弾性変形する。
なお、LEDモジュール24は、蓋体44の第1凹入部56の底面62に接着剤により固着されても良い。この場合、LEDモジュール24と底面62とが接着剤を介して完全に密着するので、LEDモジュール24の熱を効率良く蓋体44に伝えることができる。なお、LEDモジュール24を底面62に熱グリスを介して熱接合させても良い。
(4)回路ユニット26
回路ユニット26は、口金20を介して受電する電力を利用してLED素子74を点灯させる。回路ユニット26は、図3及び図4に示すように、回路基板110に実装されている複数の電子部品等から構成され、例えば、整流・平滑回路、DC/DCコンバータ、制御回路等から構成されている。

複数の電子部品は、例えば、平滑回路の電解コンデンサ112、DC/DCコンバータのチョークコイル114、制御回路のIC部品116等がある。
回路基板110は、その一の主面にチョークコイル114等の電子部品が、他の主面にIC部品116をそれぞれ実装している。電解コンデンサ112は、後述するが、口金20内に配されるように、リード線112a,112bが回路基板110に接続されている。

なお、回路ユニット26は、上述したように、回路ケース28に全部又は一部が格納された状態で、本体22内に配されている。回路ユニット26の回路ケース28への装着については、後述する。
(5)回路ケース28
回路ケース28は、図3及び図4に示すように、主に本体22の筒体42と口金20の内部に格納されている第1ケース120と、主に本体22の蓋体44の内部に格納されている第2ケース122とを有する。なお、第1ケース120は第2ケース122に対して回転自在となっている。
(5−1)第1ケース120
第1ケース120は、筒体42内に格納される本体部124と、口金20が装着される口金装着部126とを備え、口金装着部126が筒体42の口金20側の端部から筒体42の外部へと突出する。第1ケース120は、後述するように、口金20とで本体22の筒体42を回転自在に挟持するため、構造部材としての機能を有している。

本体部124は、筒体42の内周面形状に対応して、上側広がりのコーン状をしたコーン部分128と、コーン部分128の口金20の端部から中心軸に向かって延出する延出部分130とを有する。延出部分130の外面は、図3に示すように、筒体42の延出部48の内面に当接している。なお、本体部124は、上側の端部、つまり、口金20と反対側の端部が、第2ケース122により塞がれる。

口金装着部126は、本体部124の延出部分130から口金20に向かって筒状、ここでは、円筒状に延出している。口金装着部126は、本体部124側から、本体部124の延出部分130の最外外径よりも小さい外径の第1外径部分132と、第1外径部分132の外径よりも小さい外径の第2外径部分134と、外周面がネジとなったネジ部分136とを有する。

第1外径部分132は、筒体42の延出部48に形成されている開口49の径よりも小さく、さらに、ネジ部分136は第2外径部分134よりも外径が小さい。これにより、口金装着部126が筒体42の小径側の開口49から外部へと突出できる。
第1ケース120は、構造部材として利用されるため、所望の機械特性(強度、剛性)を有し、例えば、樹脂(ポリブチレンテレフタレート(PBT)、熱伝導率が0.2[W/mK]〜0.3[W/mK]である。)等が利用される。
(5−2)第2ケース122
第2ケース122は、板状のベース部140と、回路ユニット26の回路基板110を保持して回路ユニット26の一部を格納するユニット格納部142とを備え、口金20に対して回転自在に設けられている。

ユニット格納部142は、外観形状が、円柱を、上面を少し残して斜め方向に切断したような形状をしている。斜め方向に切断された部分、つまり、傾斜した部分を傾斜部142aとする。
ユニット格納部142は、所定の略一定の厚みを有し、内面は、前記外観形状を構成する外面に沿った形状をし、内面によって回路ユニット26の一部を格納する格納空間が形成される。

ユニット格納部142の内面には、回路ユニット26の回路基板110を固定する固定手段が形成されている。具体的には回路基板110の裏面(IC部品116が実装されている側の面である。)を支持する支持突起と、回路基板110の表面(チョークコイル114が実装されている側の面)の周縁に係止する係止爪とから構成される。
傾斜部142aには、図4に示すように、外方へ延出する延出筒部分144,146が形成されている。この延出筒部分144,146は、ランプとして組み立てられる際に、蓋体44の貫通孔68,70内に挿入され、内部をLEDモジュール24と電気的に接続する配線82,84が通る。

傾斜部142aは、図3に示すように、その裏面が回路ユニット26のIC部品116とシリコーンシート154を介して熱的に接合されており、表面は本体22の蓋体44とシリコーンシート156を介して熱的に接合されている。このため、第2ケース122は、IC部品116の熱を本体22に伝導させる機能を有している。
第2ケース122は、回路ユニット26側の熱を蓋体44に伝える機能を有するため、少なくとも第1ケース120や空気より高い熱伝導率を有する材料で構成され、例えば、樹脂(ポリブチレンテレフタレート(PBT)に高熱伝導性のフィラー(例えば、アルミナフィラー等である。)を混入させた材料で、熱伝導率が1[W/mK]〜15[W/mK]である。)等が利用される。

なお、第1ケース120及び第2ケース122とも主材料を樹脂で構成する場合、熱伝導率は、樹脂に混入するフィラー量で調整することができ、フィラー量を増やすと熱伝導率が高くなり、少なくすると機械特性が高くなる。
(6)グローブ30
グローブ30は、例えば半球状をし、外観上、ミニクリプトン電球のバルブ(ガラス部分)形状の一部に似せている。つまり、グローブ30が蓋体44に装着された状態では、グローブ30と蓋体44とで白熱電球のバルブ形状に似た形状となる。グローブ30は、LEDモジュール24を被覆する状態で、本体22に装着されている。

グローブ30は、図1及び図2に示すように、開口周縁を含む仮想面がLEDランプ7の中心軸に対して傾斜する状態で本体22に装着されている。
ここでは、グローブ30の開口側端部64が、蓋体44の第1凹入部56又は装着溝65に挿入された状態で、第1凹入部56又は装着溝65に配された接着剤150により蓋体44に固着されている。
(7)嵌合リング152
嵌合リング152は、回路ケース28(第1ケース120である。)とで口金装着部126に装着された口金20に対して本体22の筒体42を回転自在に保持するためのものである。嵌合リング152は、筒体42の他端側の形状に対応した形状の内周面を備える。具体的には、筒体42の他端部は段差状になっており、嵌合リング152の内周面も段差状になっている。

ここでは、嵌合リング152の内周面は2段状になっており、嵌合リング152の筒体42側の一段目が筒体42の他端部の段差に当接し、3段目が口金装着部126の第1外径部分132と第2外径部分134との段差に当接する。嵌合リング152の最内周面が第1外径部分132の外周面と互いの回転に支障がない程度に略当接(これにより位置決めされている。)している。

これにより、筒体42を回路ケース28とでガタツキなく保持できる。
嵌合リング152は、口金20の一端側端面が当該嵌合リング152に当接した状態で、口金装着部126に口金20を固着することで、回路ケース28に装着される。
3.回転規制機構
本実施の形態では、本体22が口金20に対して360[°]以上回転するのを規制する回転規制機構が設けられている。これは、回路ユニット26は、本体22の回転に伴って回転し、さらに口金20と配線40a,40bにより接続されているため、本体22の回転に伴って、配線40a,40bが切断したり口金20から外れたりするのを防止するためである。また、LEDランプ7をソケット11に装着する際に、グローブ30や蓋体44を把持して、LEDランプ7をソケット11にねじ込むときに、グローブ30や蓋体44が口金20に対して空回りするのを防止するためである。

回転規制機構は、回路ケース28側に設けられた係止手段と、筒体42側に設けられた被係止手段とが、口金20(回路ケース28)に対して筒体42(本体22)が回転した際に所定の回転位置で係合することで行われる。なお、係止手段は筒体側に、被係止手段は回路ケース側にそれぞれ設けられても良い。また、他の手段、例えば、回路ケースと口金との中心軸上に位置するネジにより回路ケースを口金に装着し、回路ケースをネジに対して回転自在にすることで、回路ケースを口金に対して回転自在としても良い。

具体的には、回路ケース28の第1ケース120の第1外径部分132であって、筒体42の開口49の内周面に対向する部分の1箇所に筒体42の開口49に向かって突出して筒体42の開口49の内周面に当接する凸部162を有する。一方、筒体42の開口49を構成する内周面であって、第1ケース120の第1外径部分132に対向する部分の1箇所に筒体42の中心軸Zに向かって突出する凸部164を有する。

上記構成により、筒体42の凸部164が回路ケース28の第1ケース120の第1大径部分132の外周面に当接する状態で、筒体42が回転し、やがて、第1ケース120の第1大径部分132の凸部162が筒体42の凸部164に当接(係合)して、その回転が規制されることとなる。
また、上記説明では本体22が口金20に対して回転自在な構造となっていたが、例えば、本体22を構成している蓋体(44)を筒体(42)に対して回転自在に装着しても良い。
4.組み立て
LEDランプの組み立ての一例について以下説明する。言うまでもなく以下の工程の順序は一例であり、他の順序でもLEDランプを組み立てることができる。
(1)第2ケース122の蓋体44への組み込み(図4参照)
第2ケース122を蓋体44に組み込む。この際、第2ケース122の傾斜部142aにシリコーンシート156を設けておく。蓋体44への組み込みは、第2ケース122の延出筒部分144,146を蓋体44の貫通孔68,70に圧入することで行われる。

なお、第2ケース122を蓋体44に組み込んだ際、シリコーンシート156が第2ケース122の傾斜部142aと蓋体44の底板66に接触するように、傾斜部142aと蓋体44の底板66との距離が設計されている。
(2)第2ケース122への回路ユニット26の組み込み(図4参照)
回路ユニット26を第2ケース122の内部に挿入する。具体的には、回路ユニット26における電解コンデンサ112が実装されている側と反対側から、第2ケース122の内部へと挿入する。この際、傾斜部122aと対向する回路基板110の面は、IC部品116を実装する側の面であり、回路基板110を傾斜部122aと平行な状態で挿入する。なお、挿入時に、回路ユニット26とLEDモジュール24とを接続する配線82,84を、第2ケース122の延出筒部分144,146を通して、蓋体4の貫通孔68,70から外部へと導出しておく。

そして、回路基板110の挿入方向の先端が第2ケース122と当接すると、回路基板110を傾斜部122a側に押し付けて、固定手段により回路ユニット26を第2ケース122に固定する。
このとき、IC部品116の上面(傾斜部142a側の面である。)にシリコーンシート156を貼り付けておく。これにより、回路ユニット26を第2ケース122に装着した際に、傾斜部122aとIC部品116とが熱的に結合することとなる。

なお、回路基板110が第2ケース122に装着された状態では、図3に示すように、回路基板110の一部、チョークコイル114及び電解コンデンサ112が第2ケース122から張り出している。
(3)第2ケース122へ第1ケース120と筒体42の組み込み(図4参照)
第2ケース122から張り出している回路基板110の一部や電解コンデンサ112、チョークコイル114の一部を第1ケース120の内部へ挿入し、第1ケース120の開口を第2ケース122のベース部140で蓋をする。これにより、内部に回路ユニット26を格納する回路ケース28が完成する。

次に、回路ケース28における第1ケース120の口金装着部126を筒体42の小径側の開口から外部へと突出させるように、第1ケース120を筒体42内に挿入する。
(4)蓋体44の筒体42への装着(図4参照)
蓋体44と筒体42とを装着する。具体的には、蓋体44の底部52を筒体42の大径側の開口に圧入する。つまり、蓋体44の段部60を筒体42の大径側の開口に位置合わせをし、その状態で、蓋体44を筒体42側に押入する。

これにより、回路ユニット26を格納する回路ケース28を内部に有する本体22が完成する。
(5)本体22へのLEDモジュール24及びグローブ30の装着(図5参照)
本体22の貫通孔68,70から延出する配線82,84を接続端子部材86,88に接続した後、LEDモジュール24を本体22の蓋体44の底面62の中央に搭載する。

そして、接続端子部材86,88の板ばねをLEDモジュール24の接続部78,80に接触させた状態で、押さえ板90の開口92がLEDモジュール24の封止体76に嵌るようにして押さえ板90を被せ、ネジ102,104で押さえ板90を蓋体44に固定する。
次に、蓋体44のグローブ用の装着溝65と第1凹入部56の一部に接着剤150を塗布した後、装着溝65及び第1凹入部56にグローブ30の開口側端部64を挿入してグローブ30を本体22に固着する。
(6)回路ケース28への口金20の装着(図4参照)
回路ケース28の口金装着部126に嵌合リング152を嵌めた後、回路ユニット26とシェル34とを接続する配線40aを口金装着部126の外周に沿うように折り曲げ、配線40bをアイレット36の貫通孔から外部へと導出する。

そして、口金20のシェル34のネジ部分を口金装着部126の外周のネジ部分136に螺合させて、嵌合リング152と回路ケース28とで筒体42を回転自在に挟持した状態で、口金20のシェル34の根元部分(嵌合リング152に近い側の部分)をかしめる。
最後に配線40bをアイレット36に半田により接続することで、LEDランプ7が完成する。
5.熱伝導
LEDランプ7を点灯させた際の回路ユニット26からの熱伝導について説明する。

回路ユニット26は口金20を介して受電すると、回路ユニット26を構成する回路によりLEDモジュール24に給電を行う。
このとき、電子部品のうち、例えば、IC部品116の温度が上昇する。IC部品116の温度はLEDモジュール24の温度よりも高くなる場合があり、このような場合、IC部品116の熱は、シリコーンシート154を介して回路ケース28(第2ケース122)に伝わり、回路ケース28に伝わった熱は、シリコーンシート156を介して本体22の蓋体44に伝わる。

蓋体44に伝わった熱は、その一部が放熱機能を有する筒体42から外気へと放熱され、残りが口金20を介して照明器具5へと伝わる。
このように、IC部品116の熱は、IC部品116に蓄積され難く、過度な温度上昇を抑制することができる。
<第2の実施の形態>
第1の実施の形態では、LEDモジュール24がランプ中心軸Zに対して傾斜した状態で本体22に搭載されている。第2の実施の形態では、LEDモジュールがランプ中心軸Zに対して直交する状態で搭載されている形態について説明する。

図6は、第2の実施の形態に係るLEDランプ201を示す断面図である。
LEDランプ201は、LED218を光源として備えるLEDモジュール203と、LEDモジュール203を搭載する載置部材205と、載置部材205が一端に装着されるケース207と、LEDモジュール203を覆うグローブ209と、LED218を点灯させる回路ユニット211と、回路ユニット211を内部に格納し且つケース207内に配された回路ケース213と、ケース207の他端に設けられた口金部材215とを備える。

なお、ケース207と載置部材205とを組合せたものが、第1の実施の形態での本体22に相当する。
LEDモジュール203は、第1の実施の形態と同様に、実装基板217、複数のLED218、封止体219を備え、封止体219は、透光性材料に波長変換材料が混入されてなる。

載置部材205は、盤状の部材からなり、その表面にLEDモジュール203を搭載すると共に、後述のケース207の一端を塞いでいる。載置部材205は、点灯時にLED218に発生する熱をケース207へと伝える機能も有しており、熱伝導性の高い材料(例えば、アルミニウムである。)が利用される。
本第2の実施の形態では、円盤状の部材により構成され、ケース207の一端に圧入され、また、ネジ221により回路ケース213に連結されている。載置部材205の外周面は、段差状になっており、段差部分とケース207の一端との間にできた溝部にグローブ209の開口側の端部が挿入され接着剤223で固着されている。

ケース207は、筒状をし、その一端に上記載置部材205が、他端に口金部材215がそれぞれ装着される。ケース207は、点灯時のLED218からの熱を載置部材205から受け、この熱を放射する機能も有しており、熱放射性の高い材料(例えば、アルミニウムである。)が利用される。
ケース207の内部には回路ケース213の本体部が収容され、一部がケース207の他端側から外部へと延出し、その延出部分に口金部材215が装着されている。

グローブ209は、載置部材205とケース207とを組み合わせたときに形成される上記溝部に嵌め込まれ、その溝部に接着剤223が充填されることにより載置部材205及びケース207に固定(固着)されている。
回路ユニット211は、回路基板225に複数の電子部品が実装されたものであり、回路ケース213に格納されている。回路ユニット211とLEDモジュール203とは配線227,227により電気的に接続されている。電子部品の1つであるIC部品226は、回路基板225の載置部材205に近い側の主面に実装されている。

回路ケース213は、ケース本体213aと蓋体213bとを有し、それぞれ絶縁性材料からなる。絶縁性材料としては、例えば、合成樹脂(具体的には、ポリブチレンテレフタレート(PBT)である。)を利用することができる。IC部品226はシリコーンシート230により蓋体213bに熱的に接合されている。
蓋体213bは、回路ユニット211側の熱を載置部材205に伝導する機能を有するため、熱伝導性の高い材料で構成されている。なお、ケース本体213aは、蓋体203bと同じ材料で構成しても良いし、第1の実施の形態における第1ケース120と同様に、機械特性に優れた材料で構成しても良い。

また、蓋体213bの外面であってIC部品226とシリコーンシート230を介して熱的に接合されている部分の裏面に相当する部分が、シリコーンシート232を介して載置部材205の裏面に熱的に接合されている。
口金部材215は、ここでも、エジソン式であり、口金228と、口金228とケース207との絶縁性を確保するための絶縁部材229とを有する。
<変形例>
1.回路ケース
上記実施の形態では、回路ユニット26,211は、回路ケース28,213に格納されていたが、回路ケースに格納されずに、ケースや本体内に格納されていても良い。この場合、例えば、係止構造、ネジ構造、接着剤等を利用して、蓋体に回路ユニットを装着すれば実施できる。

また、第1の実施の形態に係る回路ケース28では、第1ケース120と第2ケース122とで、熱伝導性や機械特性が異なる材料でそれぞれ構成されていた。これに対し、第2の実施の形態に係る回路ケース213を構成するケース本体213aの材料は特に限定していない。
これは、第1の実施の形態においては、本体22が口金20に対して360[°]以内で回転自在な構成となっており、LEDランプ7をソケット11に装着する際等に生じる負荷を第1ケース120で負担するために、第2ケース122の材料(フィラーが混入された材料である。)では脆いために適しておらず、第1ケース120には所望の機械特性(強度、弾性、延性等)が必要されるからである。これに対し、第2の実施の形態に係るケース本体213aは、ケース207が口金部材215に対して回転する構成となっていないため、第1の実施の形態に係る第1ケース120ほど機械特性が必要とされないからである。

なお、第1の実施の形態において、第1ケースに機械特性があまり必要としない構成(例えば、蓋体と筒体とを回転自在にして筒体に口金を装着するような構成である。)として、第1ケースを汎用的な材料(例えば、フィラーを含まない樹脂材料、あるいはフィラーの少ない樹脂材料である。)で構成したり、第2の実施の形態において、ケース本体213aを汎用的な材料で構成したりすれば、安価に実施できるという効果が得られる。

さらに、回路ケースは、第1ケース120やケース本体213aに口金を装着しないような構成の場合、第1ケース120やケース本体213aを備えなくても良い。
また、回路ケース28,213は、熱伝導部材156,232により載置部材44,205に熱結合されていたが、直接載置部材に接触する状態や、熱グリスを介して接触する状態で、載置部材に装着されていても良い。
2.電子部品
上記実施の形態では、IC部品116等がシリコーンシート154,156等を介して蓋体44等に熱接合されていたが、熱接合される電子部品は、実施の形態では点灯時に最も高温となるおそれのある電子部品であったが、最も高温になる電子部品に限定するものでなく、他の電子部品でも良い。他の電子部品としては、発光時の電子部品の温度がその電子部品の熱破壊する温度に近くなるような部品、発光時の電子部品の温度がその電子部品に隣接する他の電子部品を熱破壊させるおそれがあるような場合の他の電子部品に影響を与える部品等がある。

また、熱結合は、電子部品でなく基板であっても良い。例えば、点灯時に高温となる電子部品を実装している部分や耐熱温度の低い電子部品を実装している部分を熱接合しても良い。
また、実施の形態では、高温となる電子部品が、空気よりも熱伝導率の高い材料(実施の形態ではシリコーンシートである。)によりLEDモジュールを搭載(載置)する部材(蓋体44、載置部材205)に熱接合されていたが、他の部材、例えば、放熱部材(筒体42、ケース207、回路ケース28)に熱接合しても良い。例えば、回路ケースに熱接合した場合、回路ケースの方が回路基板や電子部品よりも熱容量が大きいため、回路基板や電子部品の熱を回路ケース側に伝導させることができ、回路基板や電子部品等が高温となるのを抑制することができる。
3.熱伝導部材
実施の形態では、熱伝導部材としてシリコーンシート154,156,230,232を利用している。このシリコーンシートは、上述したように、アルミナフィラや、アルミナ以外の高伝導性のフィラーをシリコーン樹脂に混入させたものであり、フィラーの含有量によってシリコーンシートの熱伝導率が規定される。

回路ユニットの電子部品や回路基板の熱の載置部材への伝導を考慮すると、回路ケース(第2のケース122や蓋体213b)の熱伝導率と同程度であることが好ましい。
つまり、第2のケース122の熱伝導率が1[W/mK]〜15[W/mK]であるので、熱伝導部材の熱伝導率も1[W/mK]〜15[W/mK]であるのが好ましい。しかしながら、混入させるフィラーの材料や量によっては、熱伝導率を1[W/mK]〜15[W/mK]とすることもできない場合もある。例えば、シリコーンシートの場合、シート材としての操作性、粘着性、変形性を考慮すると、その熱伝導率が1[W/mK]〜10[W/mK]となる。

実施の形態では、熱伝導部材として、シリコーンシート154,156,230,232を利用したが、他の形態の部材を利用しても良い。
他の形態としては、シリコーン樹脂を利用して、複数の部材と熱結合しても良い。例えば、電子部品と回路ケースとを熱結合しても良い。この場合、両部材を組合せた後、接合部分(両部材間の隙間)にシリコーン樹脂を注入して硬化することで実施できる。

さらに、熱伝導部材は、シリコーン系材料以外のものも利用することができる。ただ、熱伝導率が高い材料ほど、好ましいのは言うまでもない。
4.載置部材
第1の実施の形態における蓋体44や、第2の実施の形態における載置部材205は、その表面について特に説明していないが、種々の加工を施しても良い。例えば、LEDモジュールの搭載面にアルマイト処理や塗装による絶縁性被膜を形成しても良い。これにより、ランプとしての耐電圧を向上させることができる。また、反射被膜を形成しても良い。これにより、LEDから発せられた光をグローブ側に反射して、光の取り出し効率を向上させることができる。

なお、押さえ板90にも同様の上記被膜を形成しても良い。

本発明は、一般白熱電球、ミニクリプトン電球、電球形蛍光ランプ等の既存の電球の代替として有用な技術である。

7、201 LEDランプ(ランプ)
20、228 口金
24、203 LEDモジュール
28、211 回路ユニット
30 グローブ
44 蓋体(載置部材)
46 筒体(ヒートシンク)
72、217 実装基板
110、225 回路基板
116、226 電子部品
205 載置部材
207 ケース(ヒートシンク)

Claims (4)

  1. 基板に発光素子が実装されてなる発光モジュールと、
    前記発光素子の発光時の熱を放熱する筒状のヒートシンクと、
    前記ヒートシンクの一端側に設けられた口金と、
    前記発光モジュールを表面に搭載する載置部材と、
    前記口金を介して受電し前記発光素子を発光させる回路ユニットと、
    前記回路ユニットを格納する状態で前記ヒートシンク内に配された回路ケースと
    を備えるランプであって、
    前記載置部材と前記ヒートシンクとが接触して前記発光時の熱を前記ヒートシンクに伝える構成であり、
    前記回路ユニットは、回路基板と、前記回路基板に実装された複数の電子部品とからなり、
    前記回路基板又は前記複数の電子部品の少なくとも1つが、前記載置部材に熱伝導部材を介して熱接合され、
    前記回路ケースは、前記ヒートシンク内に格納される本体部と前記ヒートシンクの一端から外部へと突出して前記口金が装着される口金装着部とを備える第1ケースと、前記第1ケースの他端を塞ぐ第2ケースとを有し、
    前記第1ケースが前記第2ケースよりも強度が高く、
    前記回路基板又は前記複数の電子部品の少なくとも1つが、前記第2ケースの内面に第1熱伝導部材により熱結合されていると共に、前記回路ケースの外面と前記載置部材の裏面とが第2熱伝導部材を介して熱接合されている
    ことを特徴とするランプ。
  2. 前記複数の電子部品には、前記回路基板における前記載置部材側に位置する主面に実装された集積回路部品が含まれ、
    前記複数の電子部品の少なくとも1つは前記集積回路部品であり、
    前記第1熱伝導部材はシリコーンシートである
    ことを特徴とする請求項に記載のランプ。
  3. 前記載置部材における前記発光モジュールを搭載する部分が、前記ヒートシンクの中心軸に対して傾斜している
    ことを特徴とする請求項1に記載のランプ。
  4. 前記第2ケースが前記第1ケースよりも熱伝導率が高く、
    前記第2ケースの熱伝導率が1W/mK以上 15W/mK以下の範囲内にある
    ことを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載のランプ。
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