JP5575624B2 - 照明ユニット及び照明装置 - Google Patents

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Description

本発明は、LED(発光ダイオード)等の半導体発光素子を備えた照明ユニット、及びその照明ユニットを用いた照明装置に関する。
近年、照明器具に高輝度で半永久的な寿命を有するLEDが用いられるようになってきた。しかし、この照明器具に取付けられて、外部からの給電により照明光源を点灯させる、高輝度発光が求められる照明ユニットは、発光源のLEDを高輝度にすればするほど、LEDの発熱が増大し、LED自体の発光効率や寿命に悪影響を及ぼすだけでなく、その発熱が照明ユニットの構成部品も劣化させるため、発光特性や耐久性に問題があった。
また、LEDを用いた照明器具がさまざまな照明分野に用いられるにつけて、薄型の照明ユニットも求められるようになってきた。そのため、LEDの発熱を積極的に放熱し、放熱特性を向上させると共に、薄型化を図る構造がさまざま提案されてきている(例えば、特許文献1)。背景技術を説明するに当たり、特許文献1に示された照明器具について図8、9を用いて説明する。図8は、従来の照明ユニットの構成部品を示す断面図、図9は、従来の照明ユニットをランプソケットのソケット本体に装填するときの状態を示した分解斜視図である。
図8に示された照明ユニット100は、一対の電極ピン128と、金属製の突起部129とからなる口金130が取り付けられた金属製のランプ装置本体131(筐体)に、複数のLED124や各種の電子部品126を実装した回路基板120を内挿して熱的に結合し、LED124で発生した熱を、ランプ装置本体131に伝えることができるようになっている。前述の一対の電極ピン128は、絶縁ブッシュ127を介してランプ装置本体131に貫通固定されており、配線125により回路基板120上の配線パターン(図示せず)に、半田付け等により接続されている。また、この照明ユニット100は、回路基板120のLED124の光出射側に発光面カバーケース133を設け、LED124を含む電子部品を保護している。
なお、この口金130は、IEC規格のGX53の口金に適用した形状をなし、口金130の電極ピン128が、図9に示すランプソケット200のソケット本体204に設けられた取付孔204aに取り付けられて、ランプソケット側の外部電源から電極ピン128を介してLED124に電力の供給を受けられるようになっている。また、照明ユニット100の突起部129の側壁に形成されたL字凹部135が、ソケット本体204の取付孔202内に形成された係止突起(図示せず)に回転係合することにより、電極ピン128と共動して照明ユニット100をランプソケット200に固定する。また、口金130の突起部129の内部は中空となって、その内部に前述の回路基板120に実装した電子部品126が収納される。
この様にして、この従来の照明ユニット100を、ランプソケット200に装填したときに、外部電源との電気的接続される。さらに、LED124で発生した熱は、金属製のランプ装置本体131に熱伝導により伝わり、周囲空気に接するそのランプ装置本体131から対流と熱放射により、熱伝導する。
特開2010−129488号公報(第4−5頁、第1図−第2図)
しかしながら、図8に示された照明ユニット100は、回路基板120の両面にそれぞれ電子部品126とLED124を備え、発光面カバーケース133と回路基板120との間に中空域が存在し、空気の遮断層が存在する。すると、従来の照明ユニット100は、空気の遮断層を有する構成であるため、光源を長時間点灯していると、LEDと電子部品で発生する熱が、発光面カバーケース133に熱伝導せず、LED124の光照射側から放熱されることは殆どない。
また、電子部品126は、突起部129内部の中空領域に収納されるが、電子部品で発生した熱は、回路基板120、ランプ装置本体131を介して、ソケット本体204、またはソケット本体204を取付ける天板やランプケースに伝えられる。この熱伝導ルートは、回路基板120の外延部とランプ装置本体131の内縁部との接触部を介しての熱伝導ルートとなる。ところが、この部分の熱抵抗を下げることには限界があり、発熱部位の温度を下げた十分な放熱を行うことができない。
また、照明ユニットの薄型化の面においては、従来構成では、発光面カバーケース133や、回路基板120を収納するための内部空間を必要とするため、この構造では照明ユニット100の厚みを薄くすることにおいては限界がある。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、優れた放熱特性が得られて、且つ、薄型が可能になる照明ユニットと、それを備えた照明装置を提供することである。
上記の課題を解決するための手段として、本発明の照明ユニットの特徴は、回路基板と、回路基板の一方の面に実装された発光素子と、回路基板の他方の面から直に延設して設けられた、発光素子に外部からの電力を供給するための電極ピンと、を備え、回路基板の他方の面の少なくとも一部は、照明ユニット筐体を兼ねて露出しており、発光素子を駆動するための電子部品が、回路基板の一方の面に発光素子とともに配置されており、電子部品は、白色樹脂で被覆され、発光素子と白色樹脂を含む回路基板の一方の表面が、透明樹脂または乳白色の樹脂で被覆されるものである。
上記の構成の下では、回路基板の他方の面の少なくとも一部は筐体を兼ねて露出するので、その露出面からの対流と熱放射による熱伝導が行われる。そして、回路基板自体が放熱板としての働きをなすことから、放射率を高める表面処理がされているとなお良い。
また、回路基板自体を露出した状態で、ランプソケットに取付ける構造を取るので、照明ユニットを薄型にできる効果も得られる。
また、本発明の照明装置は、上記の構成を有する照明ユニットをランプソケットに装填したときに、回路基板の他方の面であって、照明ユニット筐体を兼ねて露出した面と、ランプソケットの環形状の放熱部材の表面と熱的に接合すると良い。
上記の構成の下では、照明ユニットの回路基板からソケット本体に熱伝導し、ランプソケットからも放熱作用が行われる。放熱面積が拡大し、対流と熱放射による熱伝達は、著しく向上する。
上述したように、回路基板の他方の面の少なくとも一部が筐体を兼ねて露出した形態としたので、発光素子で発生した熱を、その露出面から効率よく放熱が行われる。つまり、
回路基板自体が放熱板としての働きをなすことから、放熱効率を従来の構成に比べて格段に高める効果を得る。
また、本発明の構成は、従来構成のような、ランプ装置本体に相当する筐体や、発光面カバーケースが無くても照明ユニットを構成することが可能となり、照明ユニットを極限まで薄型にできる効果も得られる。
本発明の第1実施例に係る照明ユニットのソケット取付面側から見た斜視図である。 図1におけるA−A切断線の断面図である。 図1に示す照明ユニットの下面側(照明光出射面側)から見た斜視図である。 図1に示す照明ユニットをランプソケットに取付けた照明装置の要部断面図である。 本発明の第2実施例に係る照明装置の要部断面図である。 本発明の第3実施例に係る照明ユニットの要部断面図である。 図6における照明ユニットをランプソケットに取付けた照明装置の要部断面図である。 従来の照明ユニットの構成を示す断面図である。 従来の照明ユニットをソケット本体に装填する状態を示した斜視図である。
[第1実施例]
[照明ユニットの構成の説明]図1
以下、本発明を実施する第1実施例を、図1を用いて説明する。図1は、ソケット取付面側から見た、第1実施例の照明ユニット10の斜視図である。
図1において、10は照明ユニットを表しており、20は回路基板を表している。回路基板20は、メタルコア基板21を主要構成部品にして構成しており、メタルコア基板21の中央部には、前述の従来例(図8)での口金130および突起部129に対応する、口金30および突起部29を設けている。このメタルコア基板21は、図中の裏面側に、ここでは図示しないLEDを直接実装した基板であり、照明ユニット10の筐体を兼ねて、表面に露出するこのメタルコア基板21から、直接的にLEDで発生した熱を放熱できるようになっている。
また、上記口金30を構成する突起部29の両脇には、一対の電極ピン28が、絶縁スリーブ27を介してメタルコア基板21に直接的に固定して、GX53の口金に対応させて、照明ユニット10の表面から突出して設けられている。
第1実施例の突起部29と一対の電極ピン28は、図8に示した従来例と同様に、IEC(国際電気標準会議)で規格されたGX53の口金に適応した形状となっている。従って突起部29と電極ピン28が、後述するソケット本体に設けられた取付孔に取付けられると、突起部29の側壁に形成されたL字凹部35と取付孔内に形成された係止突起、及び電極ピン28とが共同して照明ユニット10をランプソケットに固定し、ランプソケット側の外部電源から電極ピン28に電力の供給を受けてLEDに給電を行う。
[照明ユニット10の内部構成の説明]図2−図3
次に、図2と図3を用いて、照明ユニット10の内部構成について説明する。図2は、図1のA−A断面図であり、図3は、図2に示す照明ユニット10を下面側から見た斜視図である。
図2、図3に示すように、回路基板20はアルミニウムなどの熱伝導率の優れた金属からなるメタルコア基板21を芯部材とし、少なくとも回路パターンを形成する面には絶縁層22および、その表面には必要部分に配置される配線パターン23a、23bを有して構成されている。なお、本図のように、メタルコア基板20の一方の面のみに絶縁層22を形成しても良いし、逆側の面にも同様に、絶縁層22で被覆した形態としても良い。
そして、回路基板20の下面側(以下、照明光出射面側)の中央部には、複数のLED24を配列したLEDブロック25が実装されている。またその周りには、LED24を駆動する各種の電子部品26が配設され、LED24と各種の電子部品26とは配線パターン23aによって電気的に接続されている。また、回路基板20の上面側(以下、ソケット取付面側)の中央部に設けられた、突起部29の空洞内領域には、絶縁層22と配線パターン23bによる回路が形成されており、例えば電源回路を構成する各種の電子部品26が実装されて、図示しない回路基板20のスルーホールを介して、照明光出射側の配線パターン23aに接続される。
また、前述の如く口金30を構成する突起部29の両脇には、一対の電極ピン28が、絶縁スリーブ27を介してメタルコア基板21に直接的に固定され、その下端部は回路基板20の配線パターン23aに接続されて、LED24に発光用の電力を供給できる様になっている。それに加え、メタルコア基板21の上面側では、一対の電極ピン28と突起部29を設けた部分以外の上面が露出している。つまり、この露出面21aは、メタルコア基板21の素地そのものが露出した面をなしている。
また、回路基板20の照明光出射面側は、図2、図3に示すように、中央部に配置された複数のLED24が、透明樹脂からなる第1の被覆膜31によって被覆されることにより、LEDブロック25を構成している。なおこのとき、青色LEDと黄色蛍光体を組み合わせた疑似白色のLEDを用いた場には、第1の被覆膜31は黄色に見えることとなる。そして、そのLEDブロック25の周囲に実装された各種の電子部品26は、白色樹脂からなる第2の被覆膜32で覆われて、更に、LEDブロック25の上部と第2の被覆膜32の上部、つまり、回路基板20の下面側全面に透明な第3の被覆膜33を設けた構成をなしている。
この図3に示した構成によれば、回路基板20の照明光出射側の中央には、LEDブロック25が、第1の被覆膜31と第3の被覆膜33を透過して見えているが、その周囲に配置された各種の電子部品26は、白色樹脂からなる第2の被覆膜32(斜線でハッチングした部分)で被覆されることにより、電子部品26を破線で示す如く見えなくなる。この白色樹脂からなる第2の被覆膜32の作用については、後述する。
[照明ユニットと従来の照明ユニットとの対比]図1―図2、図8
次に、本実施例の照明ユニット10(図1、図2)と、従来の照明ユニット100(図8)とを対比して、本実施例の構成を実施した場合の作用について説明する。
従来構成(図8:照明ユニット100)には、LED124で発生する熱が熱伝導により回路基板120に伝わり、さらに回路基板120の表面からランプ装置本体131に伝わる。ここで、回路基板120の熱が、ランプ装置本体131内の閉鎖された内部空間の空気への対流すると考えられるが、定常状態では回路基板120と内部空間の空気の温度差は少なく、対流による熱伝達は殆どない。同様に、内部空間の壁面との温度差も少ないので、熱放射による熱伝達も殆どない。主な熱伝達は、装置筐体を介して、外界に向けて対流と熱放射により熱伝達される第1の熱伝達ルートと、回路基板120からランプ装置本体131に伝わって、ランプ装置本体131や口金130から外部に対流と熱伝導により熱伝達される第2の熱伝達ルートの2つとなる。
ここで、回路基板120の表面から放熱される第1の熱伝達ルートは、上述したように、閉鎖された内部空間への対流と熱放射で、その温度上昇部材が外部と直接的に露出していないため、暖められた空気は、内壁面のランプ装置本体131に対流により熱伝達される。この熱伝達ルートの熱伝達係数は極めて低い。
また、ランプ装置本体131を伝わって、ランプ装置本体131や口金130から外部に放熱される第2の熱伝達ルートは、口金130の頂部から外部に放熱できるため、第1の熱伝達ルートに比べそれなりの放熱効果を得ることができるが、熱源である回路基板120から口金130まで熱を伝えるランプ装置本体131自体が、厚みの少ない薄い金属を使用しているため熱抵抗が大きく、回路基板120の発熱を口金130に対して十分伝達することができず、高い放熱効率を得ることが困難であった。
これに対し、本実施例における照明ユニット10は、図2に示す如く、回路基板20の芯部材として肉厚のメタルコア基板21を使用すると共に、口金30としての突起部29を、メタルコア基板21の中央部分に直接固着し、突起部29の周囲全面を、照明ユニット筐体を兼ねて、回路基板20を露出させているので、この露出したメタルコア基板21の広い面から外部に対して直接放熱することができ、極めて高い放熱効率を得ることができる。また、従来構成における第2の放熱ルートに相当する、メタルコア基板21から、突起部29を通して外部への放熱も、高い放熱効率を有するメタルコア基板21から直接突起部29に熱伝導が行われ、極めて高い放熱効率を得ることができる。さらには、照明ユニット10では、メタルコア基板21を伝わった熱を、積極的に、第1または第2の被覆膜31、32と、第3の被覆膜33を介して、外界にその熱を放熱することができる。
また、照明ユニット10の装置の厚さの点においても、図8に示した従来の照明ユニット100では、回路基板120に対してソケット取付面側においては、ランプ装置本体131、照明光出射面側においては、発光面カバーケース133が存在する等、装置の厚みを増加させる部材が存在する。それに対し、本実施例における照明ユニット10は、回路基板20が照明ユニット筐体の機能を兼ね、また照明光出射面側には保護用の第3の被覆膜33が、発光面カバーケースの機能を兼ねているため、照明ユニット10の全体としての装置厚さは、従来の照明ユニット100に比べて著しく薄型化を可能としている。
[照明装置の構成の説明]図4
次に、照明ユニット10をランプソケットに取付けた状態の照明装置について図4を用いて説明する。図4は、照明ユニット10をランプソケットに取付けた状態を示した要部の断面図を示している。
図4において、ランプソケット50は、絶縁部材よりなるソケット本体51と、熱伝導率の高いアルミニウムなどの金属材からなるランプカバー52(または天板)とから構成され、そしてソケット本体51とランプカバー52は一体的に接合されている。
また、ソケット本体51は、口金30の突起部29を取付ける取付孔51aを有するリング形状で、かつリングの部分に、回路基板20に設けた一対の電極ピン28と係合する一対の取付孔51bを有して、GX53の口金に適合できる形状をなしている。
このソケット本体51は、取付孔51bの内部に、図示しない外部からの電力供給部を有しており、電極ピン28を取付孔51bに差し込んで、回路基板20を少し回すと、電極ピン28は、取付孔51b内の電力供給部に接触して、ソケット本体51側から電極ピン28に電力を供給できるようになっている。なおこのとき、図1に示す如く、突起部29の側壁に形成されたL字凹部40と、ソケット本体51の取付孔51a内に設けた係止突起(図示していない)との係合によって、照明ユニット10はソケット本体51側に固
定され、照明用電力の供給を受けることとなる。
[照明ユニットの作用の説明]図4
次に、図4を用いて、照明ユニット10の発光動作および熱伝達機構について説明する。図4において、矢印線Pmは出射光、矢印線Pnは反射光を表している。また、矢印線Toは熱の流れを示した熱伝達方向を表している。
図4に示す如く、照明ユニット10をソケット本体51に取り付けると、ソケット本体51より電極ピン28を介して照明ユニット10に電力が供給される。このとき、LEDブロック25のLED24が発光し、照明光出射面側への出射光は、第1の被覆膜31及び第3の被覆膜33の2層の透明被覆層を通過して出射光Pmとして出射される。また、LEDブロック25から側方に放射された放射光は、各種の電子部品26を被覆した白色樹脂からなる第2の被覆膜32によって反射され、反射光Pnとして出射される。
上記の如く、LEDブロック25からの出射光は、反射光Pnを含め、できる限り多くの光をすべて有効に照明光出射面側への出射光として利用される。ここで、各種の電子部品26を被覆した白色樹脂からなる第2の被覆膜32の機能を説明する。もし、この白色樹脂からなる第2の被覆膜32を設けずに、各種の電子部品26を剥き出しにしておくと、LEDブロック25から放射された放射光の一部は、剥き出しの電子部品26に直接当たることになるが、各種の電子部品26は形状や色がそれぞれ異なるため、部品毎に反射方向や光吸収が異なり、反射光の量が減少して発光効率を悪くする要因となる。これに対して、白色樹脂からなる第2の被覆膜32は反射効率が高く、また反射方向も所望の方向に制御できるため、反射光Pnの利用効率を高めることができる。
このとき、LEDブロック25におけるLED24の発光によって発生した熱は、熱伝達によってLED24直下のメタルコア基板21に伝わり、さらにこの熱は、熱伝導率の高いメタルコア基板21の全面に広がる。そして、照明ユニット筐体の機能を兼ねて表面に露出する広い露出面21aから外部に対して熱伝達される。なおこのとき、回路基板20のソケット取付面側の露出面21aは、ランプソケット50内部で、直接外界の空気に曝されている。このため、空気への対流と、主にランプソケット50への熱放射によって、メタルコア基板21からの放熱が積極的に促進される。また、回路基板20の照明光出射面側においても、第3の被覆膜33が直接外界の空気に曝されていることから、第3の被覆膜33からの放熱も積極的に行われる。
更に、メタルコア基板21に直接接続された突起部29を、その頂部を金属製のランプカバー52に接触させることにより、広い面積のランプカバー52を放熱装置として利用し、効率の良い放熱を行うことができる。
なお、本実施例の照明ユニット10を構成するメタルコア基板21や突起部29は、高い放熱特性を持たせるために、熱伝導率の高いアルミ材や銅、または銅合金材などの金属を用いると良い。また、照明光出射面側に用いる第1の被覆膜31、第2の被覆膜32、第3の被覆膜33等の被覆膜材料は、熱伝導を良くするために、薄く設計するのがよい。さらに、熱伝導率が高く放射率も高い材料を用いると良い。例えば、熱伝導率の高いガラスや、放射率が高いシリコン樹脂やポリカーボネート樹脂などが好適である。
[第2実施例]
[照明装置の構成の説明]図5
次に、図5を用いて、第2実施例に係る照明装置の構成を説明する。図5は、照明ユニット10をランプソケットに取付けた状態を示す要部断面図であり、基本的構成は図4に示す第1実施例の照明装置と同じなので、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
図5に示す第2実施例の照明装置と、図4に示す第1実施例の照明装置と異なるところは、ランプソケット側の構成のみである。即ち、第1実施例のランプソケット50は、絶縁部材によるソケット本体51と、熱伝導性に優れたランプカバー(天板)52によって構成されていたが、第2実施例のランプソケット60は、絶縁部材によるソケット本体51の外周に、熱伝導率の高いアルミ材などからなる金属の放熱部材61が設けられ、この放熱部材61を介してランプカバー52に、LED24で発生した熱を効率よく伝えられるようにしている点にある。なお、このソケット本体51と放熱部材61とランプカバー52は、一体的に接合されている。
上記第2実施例の照明装置の構成において、照明ユニット10をランプソケット60に装填したときに、照明ユニット10の筐体機能を兼ね備えた、回路基板20の露出面21aは、ランプソケット60のランプカバー52に一体的に設けられた、金属材料からなる熱伝導率の高い放熱部材61に接触する。そして、照明ユニット10のLEDブロック25におけるLED24の発光によって発生した熱は、メタルコア基板21の全面に広がる。その熱が、熱伝導率の高い放熱部材61を介してランプカバー52に伝わり、ランプカバー52の広い面から外部に対して、対流と熱放射によって放熱される。上記作用を受けて、本実施例の照明装置は、極めて高い放熱効果を得ることができる。他の構成および作用は、実施例1と同じであるので、ここでの詳細な説明は割愛する。
[第3実施例]
[照明ユニットの構成の説明]図6
次に、図6を用いて第3実施例の照明ユニットの構成を説明する。図6は、本発明の第3実施例に係る照明ユニットの要部断面図である。なお、図6に示す、第3実施例における照明ユニットの基本的構成は、前述の図2に示した、第1実施例の照明ユニット10と基本構成が同じなので、同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
図6に示すように、第3実施例の照明ユニット40において、図2に示した第1実施例の照明ユニット10と異なるところは、回路基板20の上面側、つまり、ソケット取付面側に突起部29が存在しない点にある。従って、図2において、照明ユニット10の突起部29の内部に設けられていた配線パターン23bや電子部品26は、回路基板20の露出面21a側には存在せず、これらの電子部品26は、回路基板20の照明光出射面側に設けられた配線パターン23a側に実装され、第2の被覆膜32によって被覆される。
この様に、本実施例の照明ユニット40のソケット取付面側は、一対の電極ピン28のみが回路基板20から突出して設けられた形状をなしているため、IEC規格のGU10、GU12のタイプに適用できる照明ユニットの形状となる。
また、図2に示した照明ユニット10においては、第3の被覆膜33を透明膜としたが、図6に示す、本実施例の照明ユニット40においては、この第3の被覆膜41を透明膜に代えて、透明な樹脂41aに光拡散剤41bを分散させた乳白色なる光拡散膜で構成している。ここでは、光拡散剤41bには、シリカ(SiO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化チタン(TiO)、炭酸カルシウム(CaCO)、酸化亜鉛(ZnO)などを用いることができる。
この様に、光拡散膜による第3の被覆膜41を用いて、第1、第2の被覆膜31、32を被覆した構成とすることにより、LED24からの出射光が十分に拡散し、照明の明るさが均一になると共に、明るさも向上させることができる。
[照明装置の構成の説明]図7
次に、図7を用いて第3実施例の照明装置の構成を説明する。図7は、照明ユニット40をランプソケットに取付けた状態を示す要部断面図であり、基本的構成は、図5に示す第2実施例の照明装置と同じなので、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略
する。なお、図7に示す第3実施例の照明装置と、図5に示した第2実施例の照明装置と異なるところは、照明ユニットの構成と放熱部材の配置形態にある。他の事項は同じであるので、ここではその相違点のみについて下記に説明する。
図5に示した第2実施例の照明ユニット10は、回路基板20の中央に突起部29が存在し、ランプソケット60の絶縁部材によるソケット本体51の間に突起部29を収納する空間が存在していたが、図6および図7に示す本実施例の照明ユニット40は、その突起部29が存在しない。そのため、本形態においては、リング状のランプソケット70のソケット本体51の外側に設けたリング状の放熱部材だけでなく、その内側にも円盤形状の放熱部材61が設けた。
また、上記照明ユニット40においては、回路基板20の一対の電極ピン28は、ランプソケット70のソケット本体51に取付けられたときに、回路基板20の露出面21aが、ソケット本体51の外周部に設けた環形状の放熱部材61と、ソケット本体51の内周部に設けた円盤形状の放熱部材61とに接触する。
このため、照明ユニット40におけるLED24の発光によって発生した熱は、メタルコア基板21の全面に広がる。この熱が、熱伝導率が高く、広い面積と熱容量を有する環形状の放熱部材61や、円盤形状の放熱部材61を介してランプカバー52に伝わり、ランプカバー52の広い面から外部に対して対流と熱放射によって放熱される。このため、極めて高い放熱効果を得ることができるのである。
また、この照明ユニット40では、第3の被覆膜41として、透明な樹脂41aに光拡散剤41bを分散させた乳白色の光拡散膜を用いているので、LED24からの出射光が被膜内で十分拡散し、照明の明るさが均一になると共に、明るさも向上させることができる。
10、40 照明ユニット
20 回路基板
21 メタルコア基板
21a 露出面
22 絶縁層
23a、23b 配線パターン
24 LED
25 LEDブロック
26 電子部品
27 絶縁スリーブ
28 電極ピン
29 突起部
30 口金
31 帯1の被覆膜
32 第2の被覆膜
33、41 第3の被覆膜
41a 透明な樹脂
41b 光拡散剤
50、60、70 ランプソケット
51 ソケット本体
51a、51b 取付孔
52 ランプカバー
61 放熱部材

Claims (3)

  1. 回路基板と、
    前記回路基板の一方の面に実装された発光素子と、
    前記回路基板の他方の面から直に延設して設けられた、前記発光素子に外部からの電力を供給するための電極ピンと、を備え、
    前記回路基板の他方の面の少なくとも一部は、照明ユニット筐体を兼ねて露出しており、
    前記発光素子を駆動するための電子部品が、前記回路基板の一方の面に前記発光素子とともに配置されており、
    前記電子部品は、白色樹脂で被覆され、
    前記発光素子と前記白色樹脂を含む前記回路基板の一方の表面は、透明樹脂または乳白色の樹脂で被覆される
    ことを特徴とする照明ユニット。
  2. 請求項1の照明ユニットを、ランプソケットに装填したときに、前記回路基板の他方の面であって、前記照明ユニット筐体を兼ねて露出した面が、直に空気に曝される
    ことを特徴とする照明装置。
  3. 請求項1の照明ユニットをランプソケットに装填したときに、前記回路基板の他方の面であって、前記照明ユニット筐体を兼ねて露出した面と、前記ランプソケットの環形状の放熱部材の表面とが、熱的に接合する
    ことを特徴とする照明装置。
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JP6098457B2 (ja) * 2013-09-18 2017-03-22 株式会社デンソー 点灯装置及び点灯装置を備えた灯具
US9964258B2 (en) * 2015-12-02 2018-05-08 Feit Electric Company, Inc. Light emitting diode (LED) lighting device
EP4187145A1 (en) * 2021-11-25 2023-05-31 Yuri Borisovich Sokolov Led cluster

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3928385B2 (ja) * 2001-08-24 2007-06-13 松下電工株式会社 照明器具
JP2006337392A (ja) * 2005-05-31 2006-12-14 Fuji Electric Ind Co Ltd 表示灯
JP5288161B2 (ja) * 2008-02-14 2013-09-11 東芝ライテック株式会社 発光モジュール及び照明装置

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