JP5444484B1 - Led照明装置 - Google Patents

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Abstract


【課題】ワット数に大型、中型、小型のサイズ違いがあっても、パーツのユニット化により共通化を図り、種類を少なくして製造コスト、管理コストの低減を図ることができるLED照明装置を提供する。
【解決手段】LED照明装置10は、基板2と、基板2に配置されたLED3aと、基板2の背面に設けられ、両端に連結部4aが設けられた放熱部材4と、を有する照明ユニット1を備え、複数の前記照明ユニット1の前記連結部4aをそれぞれ連結して形成することを特徴とする。
【選択図】図2

Description

本発明は、複数の発光ダイオードを使用したLED照明装置に関する。
近時、水銀灯やハロゲンランプを使用した従来の投光器、スポットライトやサーチライト等の照明装置の代わりに、複数の発光ダイオード(以下、LED:Light Emitting diode)を使用したLED投光器、LEDスポットライト、LEDサーチライト等のLED照明装置が知られている。LEDは、電流を流すと発光する半導体素子の一種で、その特徴は、従来の投光器と比較すると消費電力の低さが約20〜50%、寿命の長さが数倍あり、また、水銀を使用しない場合もあり、環境にやさしいという特徴をもっている。
例えば、LED投光器は、従来の投光器よりも省エネルギーであるため、地球温暖化の原因とされる温暖化ガスの二酸化炭素(CO)の発生量を大幅に削減できる。
このような理由から、従来の比較的ワット数の大きな照明装置である体育館や工場の投光器、公会堂や舞台や看板用のスポットライト、公園や道路等公共施設の街灯等の照明装置は、LED照明装置への置き換えが進んでいる。
図12は、従来のLED投光器を示し、(a)は断面図、(b)は下面図である。従来のLED投光器100は、ラッパ状の下面が円形状に開口され、上面が山形状の曲面で、頂上が円筒状に縮径して形成され、電源回路等が格納されている。
また、ラッパ状の下面の開口部はプリント基板19で閉鎖され、プリント基板19の表面には、複数個のLED20とレンズ21が配置されている。また、LED20からの発熱を放熱するために、プリント基板19の背面にはヒートシンク(放熱器)18が配置されている(特許文献1参照)。
つまり、従来のLED投光器100のLED20は、前記下面の開口部に配置され、LED20の照射方向は、LED投光器100の軸線下向き方向にある。
図13は、従来の投光器のリフレクタの活用法を示す説明図である。図13に示すように、従来のリフレクタの活用したLED照明装置31は、例えば、可視光LED34を赤外LED32の横に配置し、この可視光LED34から照射される可視光をリフレクタ35によって反射させて赤外LED32に照射し、その反射光を赤外LED32から出射する赤外線と共に集光レンズ33によって集光し、同一方向へ照射させる方法が知られている(特許文献2参照)。
特開2010−251191号公報(図1、図4、図3) 特開2010−137729号公報(図1)
しかしながら、従来の図12に示すLED投光器100は、LED20からの発熱が多いため、熱を外部に放熱させるためのヒートシンク(放熱器)18が設けられている。大容量のLED投光器100は、LED20の個数も96個と多く発熱量が多いため、このヒートシンク18は大型になる。ヒートシンク18は、ほとんどの場合、アルミダイキャスト製のものが使用されており、LED投光器100もワット数が大型、中型、小型のものをサイズ違いで用意することになるため、LED20を配置するプリント基板19と共に、アルミダイキャストのヒートシンク18の種類が多くなるという問題があった。
また、図13では、集光レンズ33またはリフレクタ25は配光角別に設計されているため、後から配光角を調整することができないという問題があった。
そこで、本発明のLED照明装置は、ワット数に大型、中型、小型のサイズ違いがあっても、パーツのユニット化により共通化を図り、種類を少なくして製造コスト、管理コストの低減を図ることができるLED照明装置を提供すること。さらに、LED基板にヒートシンクを直に接合して、放熱伝達経路の短縮を図り、ヒートシンクを小型化することを課題とする。
請求項1に記載のLED照明装置(10)の発明は、基板(2)と、前記基板(2)に配置された複数のLED(3a)と、前記基板(2)の背面に設けられ、平板状で板状ベース(4f)の長手方向の両端に連結部(4a)が設けられ、前記板状ベース(4f)の外側には、外向きに複数枚のフィンの放熱部(4d)が配設された放熱部材(4)と、を有する照明ユニット(1)を備えたLED照明装置(10)であって、複数の前記照明ユニット(1)は、前記連結部(4a)をそれぞれ連結して形成することによって、環状に接続して形成され、前記LED(3a)は、前記環状に組み付けられた前記照明ユニット(1,1,…)の内側に配置され、前記LED(3a)の照射側に設けられ、前記LED(3a)の照射された光を反射させるリフレクタ(6)と、前記リフレクタ(6)は、前記基板(2)に電気的に接続されたソケット(8)の中心に設けたガイド(8a)上を移動可能に装着され、設置場所に設置後に配光角を調整するために前記リフレクタ(6)の位置を照明方向に沿って可動する可動手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項1に係る発明によれば、LED照明装置は、平板状で板状ベースの長手方向の両端に連結部が設けられ、板状ベースの外側には、外向きに複数枚のフィンの放熱部が配設された放熱部材とがユニット化された照明ユニットを備え、複数の照明ユニットの連結により環状に接続され、環状形状ではLEDは照明ユニットの内側に配置され、LEDの照射された光を反射させるリフレクタと、リフレクタは、基板に電気的に接続されたソケットの中心に設けたガイド上を移動可能に装着され、リフレクタの反射板が照明方向に沿って可動する可動手段と、を備えたLED照明装置を提供することができる。
また、LED照明装置は、ユニット化による照明ユニットを備え、照明ユニットの放熱部材の連結部で、任意複数個を組み合わせて形成することにより、大型、中型、小型のサイズ違いであっても、ユニット化により共通化を図り、種類を少なくして製造コスト、管理コストの低減を図ることができる。
また、複数の照明ユニットにより構成するLED照明装置は、面状に形成したことにより、天井からの吊り下げ式、天井への埋め込み式、壁面への壁掛け式、床面への埋め込み式等に対応可能である。
また、環状に形成したことにより、天井からのダウンライト、天井吊り下げ式、壁面埋め込み式のサイドライト、壁掛け式のサイドライト、床下埋め込み式のアップライト等に用いることができる。
さらに、照明ユニットのLEDを環状の放熱部材の内側に配置したことにより、放熱部が外側に配置されるため、放熱を促進できる
また、リフレクタによる配光角の調整は、LED照明装置を設置場所に設置した後であっても、点灯して配光角を確認しながら容易に調整することができるLED照明装置を提供することができる。
本発明の照明ユニットを示し、(a)は正面図、(b)は平面図、(c)は背面図である。 4個の照明ユニットを、平面視して環状の四角形の形状に組み付けた場合のLED照明装置を示す平面図である。 図2に示す四角形の照明ユニットに、カバーおよびソケットを組み付けたLED照明装置を示し、(a)は平面図、(b)は正面図である。 本発明のダミーユニットを示し、(a)は正面図、(b)は平面図、(c)は背面図である。 照明ユニットとダミーユニットとを、平面視して四角形の形状に組み付けた場合のLED照明装置を示す平面図である。 図5に示す四角形の構成に、カバーおよびソケットを組み付けたLED照明装置を示し、(a)は平面図、(b)は半断面を含む正面図、(c)は(b)に示すA矢視図である。 3個の照明ユニットを組み付けて環状の三角形にした平面図である。 6個の照明ユニットを組み付けて環状の六角形にした平面図である。 8個の照明ユニットを組み付けて環状の八角形にした平面図である。 面状のLED照明装置を示し、(a)は平面状、(b)は曲面状を示す平面図である。 変形例を示す平面図である。 従来のLED投光器を示し、(a)は断面図、(b)は下面図である。 従来のリフレクタの利用法を示す説明図である。
本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
<照明ユニットの構成>
図1は、本発明のLED照明装置を構成する照明ユニットを示し、(a)は正面図、(b)は平面図、(c)は背面図である。図1の(b)に示すように、本発明のLED照明装置10の主要な構成要素である照明ユニット1は、基板2と、基板2に配置されたLED3aと、基板2の背面に設けられ、両端に連結部4aを有する放熱部材4と、LED3aの照射口に形成されたレンズ5とを備えている。
<基板の構成>
基板(以下、プリント基板という)2は、図1の(a)、(b)に示すように、矩形のプリント基板2であり、プリント基板2の前面には複数個のLED3aが配置されている。また、プリント基板2の背面には放熱部材(ヒートシンク)4に固定されている。
プリント基板2の厚みは1mm程度であり、厚すぎると放熱部材4への熱伝導が悪くなる。
<LEDの構成>
図1の(a)に示すように、照明ユニット1は、LEDモジュール3を実装した搭載基板3b上に複数個のLED(発光ダイオード)3a,3a…が直線状に配置され、さらに、プリント基板2にはLEDモジュール3が3列になって直線状に配置されている。LEDモジュール3の配列は、縦列のほかに、横列にしても構わない。また、個々のLED3aを格子状等その他の配置にしても構わない。また、照明用としてLED3aは、白色LEDが使用される。しかし、用途によっては青色、赤色等のLED3aを使用してもよい。
LED3aは、照明用表面実装型LEDである。前記LED3aの特徴は、約3mm角のサイズであり、光源は約0.3mmのサイズであるにも拘わらず、高輝度である点である。前記LED3aの上にレンズ5を形成している。
なお、このLED3aは、このタイプに限定するものではない。
<放熱部材の構成>
図2に示すように、LED照明装置10は、4個の照明ユニット1を平面視して四角形の形状に組み付け、環状の四角形に形成している。
図1の(b)に示すように、放熱部材4は、一端の左側に凸状連結部4b、他端の右側に凹状連結部4cがそれぞれ形成されている。また、放熱部材4の表面にプリント基板2が固定され、さらに、連結部4aの背面にLED3aの熱を放熱する複数枚のフィン4dが設けられ、ヒートシンクになっている。
放熱部材4は連続成形材料であり、連続成形の例えば、押出材、引抜材によって形成されている。放熱部材4には、複数枚のフィン4dが設けられている。放熱部材4の材質は、アルミ合金(AL)が軽量で放熱性がよいため、好適であるが、例えばマグネシウム合金、その他の材質であっても構わない。
図1の(a)に示すように、放熱部材4のピッチ長さL1は、80〜100mm、放熱部材4の幅L2は、20〜100mmが好適である。
例えば、放熱部材4のピッチ長さL1を100mmの一種類にすることにより、連続成形材料の種類は一種類にできる。また、幅L2を50mmの一種類または数種類に限定することにより、照明ユニット1と、後記するダミーユニット1aの種類を数種類に抑えることができる。
<凸状連結部の構成>
図1の(b)に示すように、凸状連結部4bは、端面形状が円柱状に形成され、回動自在の回動軸であり、連結部4aの板状ベース4fに一体に形成されている。また、凸状連結部4bの端部には、カバー7(図3参照)が固定され、4個の照明ユニット1を一体に固定するための穴4eが設けられている。
<凹状連結部の構成>
凹状連結部4cの端面形状は、パイプ状の約110度分が削除されて凹状に開口して形成され、連結部4aの板状ベース4fに一体に形成されている。凹状連結部4cの内径は、前記した凸状連結部4bが嵌合される外径と同一である。そのため、凹状連結部4cも回動自在の回動軸となっている。
凹状連結部4cに他の凸状連結部4bを連結する場合は、凹状連結部4cの端部から凸状連結部4bを軸方向へ挿入することにより、容易に連結される。
図2は、照明ユニット1を組み合わせて環状の四角形に形成の場合のLED照明装置10を示す平面図である。
図2に示すように、LED照明装置10は、例えば、4個の照明ユニット1を連結して構成する。4個の照明ユニット1では、凸状連結部4bと凹状連結部4cとの連結により容易に環状の四角形が形成できる。
図3は、図2に示す四角形の照明ユニットに、カバーおよびソケットを組み付けたLED照明装置を示し、(a)は平面図、(b)は正面図である。
図3の(b)に示すように、LED照明装置10は、図2に示す4個の照明ユニット1が形成する接続部4aの上に合致する4箇所にリップ7aを設け、リップ7aに通し穴を設けたカバー7と、このカバー7の上端部に一体に成形されたソケット8を組み付けている。
カバー7のリップ7aは、凸状連結部4bに加工された4箇所の穴4eに、例えば、4個のねじ7bをそれぞれ螺着する、などによって固定されている。
ソケット8は、ネジ込み式の口金で、従来の電球と置き換えることができる。
また、図3に示すソケット8とリフレクタ6の間の空間(スペース)には、図示しないLEDの電源回路等が配置されている。また、プリント基板2とソケット8とは前記電源回路を介して図示しない電線によって電気的接続がなされている。
<リフレクタの構成>
リフレクタ6は、光を反射させる反射板である。図3の(b)に示すように、リフレクタ6は、目標物を照らすために、照明ユニット1のLED3aの照射方向を、例えば、90度変換して反射させる反射板である。つまり、照明ユニット1のLED3aは、LED照明装置10の軸線に対して直角方向に照射するように配置されているため、このリフレクタ6により、LED3aの照射方向をLED照明装置10の軸線に照射するように変更することができる。
リフレクタ6は、放物曲面状または楕円曲面状に、または、多数の平面鏡の組み合わせで形成されている。リフレクタ6は、リフレクタ6の表面に光反射処理のアルミ、銀等の金属の蒸着やメッキ処理、白色塗料の塗布等を施し、光反射性を持たせることによって反射面とすればよい。
<リフレクタの可動手段1>
図3の(b)に示すように、ソケット8の窪みの中央に丸棒のガイド8aが配置され、ソケット8の窪み8dに絶縁樹脂材8eが充填されて固定されている。この丸棒のガイド8aには、LED照明装置10の取り付け後であっても配光角を調整することができるリフレクタ6が装着されている。
リフレクタ6の配光角を調整するために照明方向へ位置を変える可動手段1は、図3の(b)に示すように、リフレクタ6をガイド8aに通して設け、このガイド8aに沿ってリフレクタ6をストロークaの範囲内で可動させる。
つまり、リフレクタ6の先端部にはビス8bが螺着されている。そこで、指でビス8bをつまみ、ガイド8aとのクランプを弛めてからリフレクタ6を移動し、配光角を調整してからクランプする。なお、ガイド8aの下方先端部には、落下防止のために、ストッパ8cが設けられている。このような可動手段1でもよい。
例えば、リフレクタ6の代わりにLED3aを移動して照明方向を変えても構わない。このように、リフレクタ6の位置を調整することにより、照明の範囲を拡大、または、縮小することができる。リフレクタ6の可動手段1は、一例である。
<ダミーユニットの構成>
図4は、本発明のダミーユニットを示し、(a)は正面図、(b)は平面図、(c)は背面図である。図4の(a)に示すように、放熱部材4のピッチ長さL1、幅L2は、図1の(a)と同様である。
図4の(b)に示すように、ダミーユニット1aは、照明ユニット1と同じ連続成形材料から形成されており、照明ユニット1とダミーユニット1aの相違点は、照明ユニット1のLED3aの有無。したがって、プリント基板2も無い。
なお、前記ダミーユニット1aは、前記照明ユニット1の放熱部材(ヒートシンク)4を転用した場合であるが、ヒートシンクのフィン4dのないダミーの放熱部材で構成することもできる。
図5に示すように、LED照明装置10aの四角形の構成では、2個の照明ユニット1と、2個のダミーユニット1aで構成している。
照明ユニット1とダミーユニット1aからなるLED照明装置10aの、例えば、四角形の構成の組み合わせは、つぎの3通りある。
照明ユニット1が3個で、ダミーユニット1aが1個。
照明ユニット1が2個で、ダミーユニット1aが2個。
照明ユニット1が1個で、ダミーユニット1aが3個。
したがって、どの組み合わせにも、少なくとも1個のダミーユニット1aが含まれる。
このように、ダミーユニット1aの個数を増やすことにより、ワット数を減らすことができることから、LED照明装置10aの容積(嵩)を変えずに容易に
照度を変えることができる。
また、ダミーユニット1aの採用は、明るさの調整だけでなく、デザイン的な面から適宜、照明ユニット1と組み合わせることもできる。
<リフレクタの可動手段2>
図6は、図5に示す四角形の構成に、カバーおよびソケットを組み付けたLED投光器を示し、(a)は平面図、(b)は半断面を含む正面図、(c)は(b)に示すA矢視図である。
図6の(b)、(c)に示すように、LED照明装置10aを設置場所に設置し、LEDを点灯して配光角を確認した後、配光角を調整する場合の可動手段2は、例えば、ソケット8から延設されたカバー7の形状を、カバー7の曲線の途中から円筒部7cを形成し、少なくとも1箇所にはビス6bが長手方向に移動可能に設けられた長穴7dを形成する。
つまり、リフレクタ6の上端部を折れ曲げて小片部6aを形成し、この小片部6aの裏面にナット6nが溶接され、このナット6nにカバー7の長穴7dを介してビス6bが螺入されている。
そこで、指でビス6bをつまみ、ビス6bによるクランプを弛めてからリフレクタ6をストロークaの範囲内で移動し、配光角を調整した後、クランプする。なお、このナット6nのほかに、この小片部にバーリング加工をしてねじ部を形成しても構わない。また、リフレクタ6の可動手段2は、一例であり、その他の方法であっても構わない。
<3個の照明ユニットによる三角形の構成>
図7は、3個の照明ユニットを組み付けて環状の三角形にした場合の平面図である。最小の環状の多角形は、3個の照明ユニット1で構成する三角形である。LED照明装置10bは、3個の照明ユニット1を環状に組み付けることにより、平面視で三角形を構成する。
接続部4aの穴4eの3箇所にリップ7a(2点鎖線)を設け、リップ7aに通し穴を設けたカバー7と、このカバーに一体に成形されたソケット8を組み付け、図3と同様に、凸状連結部4bに加工された穴4eにリップ7aをねじ7bによって固定する(図3参照)。
<6個の照明ユニットによる六角形の構成>
図8は、6個の照明ユニットを組み付けて環状の六角形にした場合の平面図である。LED照明装置10cは、6個の照明ユニット1を環状に組み付けることにより、平面視で六角形を構成し、例えば、これは従来の投光器600W(中型)相当品である。接続部4aの上の穴4eの6箇所にリップ7a(2点鎖線)を設け、リップ7aに通し穴を設けたカバー7と、このカバー7に一体に成形されたソケット8を組み付け、凸状連結部4bに加工された穴4eにカバー7のリップ7aをねじ7bによって固定される。
<八角形の環状LED照明装置の構成>
図9は、8個の照明ユニットを組み付けて環状の八角形にしたLED照明装置の平面図である。LED照明装置10dは、8個の照明ユニット1を環状に組み付けることにより、平面視で八角形を構成し、接続部4aの上の穴4eの8箇所にリップ7a(2点鎖線)を設け、リップ7aに通し穴を設けたカバー7と、このカバーに一体に成形されたソケット8を組み付け、凸状連結部4bに加工された穴4eにリップ7aをねじ7bによって固定される。
<面状照明ユニットの構成>
図10は、面状のLED照明装置を示し、(a)は平面状、(b)は曲面状を示す平面図である。図10に示すように、面状のLED照明装置には、平面状のLED照明装置と、曲面状のLED照明装置の2つある。
図10の(a)に示すLED照明装置10fは平面状であり、複数個の照明ユニット1を直線状に連結している。このように直線状に連結してもよい。
また、図10の(b)に示すLED照明装置10gは曲面状であり、複数個の照明ユニット1を曲線状に連結している。このように曲線状に連結しても構わない。
面状とは、鎖のように連結され、環状に形成されていない状態をいう。つまり、前記した図9において、環状に連結された、例えば8箇所の連結部4aの少なくとも一箇所を離間すれば、環状のLED照明装置10d,10eではなく、面状のLED照明装置10f,10gとなる。
面状のLED照明装置10f,10gは、天井からの吊り下げ式、天井への埋め込み式、壁掛け式、壁への埋め込み式、床への埋め込み等に応用可能である。
なお、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく限りにおいて、適宜に変更することが可能である。
<変形例>
図11は、環状の八角形の場合を示す平面図である。LED照明装置10eは、8個の照明ユニット1により八角形を構成している。図9との相違点は、照明ユニット1のLED3aを八角形の外側に配置している点である。このような構成にしても構わない。このような配置にすることにより、光源が広がるため、高範囲を照明できる。一般住宅用のLED照明装置10eに好適である。
放熱部材4の連結部4aは、凸状連結部4bと凹状連結部4cとを反対に配置しても構わない。
また、放熱部材4の連結部4aは、蝶番のように、複数の凸状連結部4bと複数の凹状連結部4cとを交互に設けて嵌合させ、さらに、ピンを設けて連結しても構わない。
さらに、放熱部材4の連結部4aは、プリント基板2側の一部として一体形状にしても構わない。さらに、放熱部材4の両端の連結部4aは、放熱部材4及び/またはプリント基板2と組み立てられる別個の部材とすることもできる。
また、ソケット8(図3、図6参照)は、コンセントに接続可能なプラグ、その他の接続部材に変えてもよい。
さらに、環状の例として三角形、四角形、六角形、八角形等を紹介したが、この他に五角形、七角形、九角形、その他の多角形であっても構わない。
1 照明ユニット
1a ダミーユニット
2 基板(プリント基板)
3 LEDモジュール
3a LED
3b 搭載基板
4 放熱部材(ヒートシンク)
4a 連結部
4b 凸状連結部(連結部)
4c 凹状連結部(連結部)
4d フィン(放熱部)
4e 穴
4f 板状ベース
5 レンズ
6 リフレクタ
6a 小片部
6b ビス
6n ナット
7 カバー
7a リップ片
7b ねじ
7c 円筒部
7d 長穴
8 ソケット
8a ガイド
8b ビス
8c ストッパ
8d 窪み
8e 絶縁樹脂材
10,10a〜10g LED照明装置

Claims (1)

  1. 基板(2)と、
    前記基板(2)に配置された複数のLED(3a)と、
    前記基板(2)の背面に設けられ、平板状で板状ベース(4f)の長手方向の両端に連結部(4a)が設けられ、前記板状ベース(4f)の外側には、外向きに複数枚のフィンの放熱部(4d)が配設された放熱部材(4)と、
    を有する照明ユニット(1)を備えたLED照明装置(10)であって、
    複数の前記照明ユニット(1)は、前記連結部(4a)をそれぞれ連結して形成することによって、環状に接続して形成され、
    前記LED(3a)は、前記環状に組み付けられた前記照明ユニット(1,1,…)の内側に配置され、
    前記LED(3a)の照射側に設けられ、前記LED(3a)の照射された光を反射させるリフレクタ(6)と、
    前記リフレクタ(6)は、前記基板(2)に電気的に接続されたソケット(8)の中心に設けたガイド(8a)上を移動可能に装着され
    設置場所に設置後に配光角を調整するために前記リフレクタ(6)の位置を照明方向に沿って可動する可動手段と、を備えたことを特徴とするLED照明装置(10)。
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