JP5824680B2 - ランプ及び照明装置 - Google Patents

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本発明は、LED等の発光素子を光源とするランプ及び照明装置に関する。

近年、省エネルギーの観点から、白熱電球に代替する電球形ランプとして、半導体発光素子の1つであるLEDを光源として利用するランプ(以下、LEDランプとする。)が提案されている。
このLEDランプは、実装基板に多数のLEDを実装し、当該実装基板が、口金を一端に備えるケースの他端に装着され、LEDを発光(点灯)するための回路ユニットがケースの内部に収納されてなる構造を有するものがある(特許文献1)。

LEDは発光時に熱を発生する一方、前記回路ユニットを構成する電子部品には、自己発熱する部品や熱負荷に弱い部品が含まれている。特に、LEDは寿命が長く、このようなLEDを点灯させる回路(電子部品)にも長寿命性が要求される。
このようなことから、従来のLEDランプでは、発光時に、LEDや電子部品が温度上昇したり、回路ユニットの電子部品からの熱がケース内に蓄積したりするのを抑制するために、ケースを大型化すると共に放熱特性の良い材料で構成して、ケースにヒートシンク機能を持たせている。

特開2006−313717号公報

上述のような構成を有するLEDランプは、点灯(発光)時のLEDの熱や回路ユニットの熱をケースから積極的に放出しており、グローブを利用した放熱がされていない。
本発明は、グローブを利用して当該グローブから積極的に放熱させることができるLEDランプと照明装置を提供することを目的とする。

本発明に係るランプは、光源としての発光素子がグローブ内部で支持部材により支持されてなるランプであって、前記支持部材は、前記グローブの開口側に設けられた基部と、前記基部から前記グローブ内部に延伸する延伸部とを有し、前記発光素子が前記延伸部の延伸端に取着され、前記基部と前記グローブとが、前記グローブの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する高熱伝導部材により熱的に接続されていることを特徴としている。

また、本発明に係る照明装置は、ランプと、前記ランプを装着して点灯させる照明器具とを備える照明装置であって、前記ランプは、上記構成を含むランプであることを特徴としている。

上記構成によれば、発光素子の熱を支持部材からグローブに高熱伝導部材を介して伝導させることができ、グローブを有効に利用して放熱することができる。
また、前記高熱伝導部材は金属層であることを特徴とし、あるいは、前記発光素子は、透光性を有する材料により構成された実装基板に実装され、前記実装基板が前記延伸部の延伸端に取着されていることを特徴としている。

また、前記グローブの開口側端部に筒状のケースが装着され、前記ケースの前記グローブ側の開口端部が前記支持部材の基部により塞がれ、前記ケースの前記グローブと反対側の開口端部に口金が被着され、前記ケースの内部に前記口金から受電して前記発光素子を発光させるための回路ユニットが格納されていることを特徴としている。
また、前記グローブの開口側の端部の内面に前記高熱伝導部材が配され、前記ケースの前記グローブ側の端部と前記基部との間に溝部を有し、前記グローブの開口側端部が前記溝部に挿入された状態で、前記グローブよりも高熱伝導率の接着剤により前記グローブと前記ケースと前記基部とが固着され、前記高熱伝導部材は、前記金属層と前記接着剤とを含み、前記グローブ内面の前記金属層と前記接着剤とが結合していることを特徴としている。

第1の実施の形態に係るLEDランプの斜視図である。 LEDランプの正面断面図である。 LEDランプの分解斜視図である。 第2の実施の形態に係るLEDランプの正面一部断面図である。 第3の実施の形態に係る照明装置の概略図である。 変形例1に係るLEDランプの斜視図である。 変形例2に係るグローブの断面図であり、(a)は縦断面図であり、(b)は(a)のAーB線に相当する線でグローブを切断して矢印方向から見た断面図である。 変形例3に係るグローブの縦断面図である。

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。さらに、各図面における部材の縮尺は実際のものとは異なる。
<第1の実施の形態>
本発明を実施するための第1の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

白熱電球の代替可能なランプに対して、その形状を白熱電球に近づけたいという要望がある。この要望に答えるには、グローブを大型化し、ケースを小型化する必要がある。この場合、従来の技術では、ケースを用いて放熱しており、このケースが小型化すると放熱性が悪くなり、上記要望に答えることができない。本実施の形態に係るランプにおいては、上記の要望に答えることができる。
1.全体構成
図1は、第1の実施の形態に係るLEDランプの斜視図であり、図2は、LEDランプの正面断面図であり、図3は、LEDランプの分解斜視図である。

LEDランプは、光源としての発光素子であるLEDがグローブ内部で支持部材により支持されてなるランプであって、支持部材は、グローブの開口側に設けられた基部であるベース部材と、基部であるベース部材からグローブ内部に延伸する延伸部である延伸部材とを有し、発光素子であるLEDが延伸部である延伸部材の延伸端に取着され、基部であるベース部材とグローブとが、グローブの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する高熱伝導部材である高熱伝導層により熱的に接続されている。

LEDランプ(本発明の「ランプ」に相当する。)1は、光源であるLED3(図2の拡大図参照)を備えるLEDモジュール5をグローブ7内に有している。グローブ7の開口側の端部にはケース9が取着されている。ケース9は筒状をしている。ケース9の一端(図1における下側である。)には口金11が取着されている。また、ケース9の他端側の開口はベース部材13により塞がれている。ケース9の内部には回路ユニット15が格納されている。ベース部材13には、グローブ7内へと延伸してその先端にLEDモジュール5が取着されている延伸部材17が取着されている。
2.各部構成
(1)LEDモジュール
LEDモジュール5は、実装基板21と、実装基板21の表面(上面でもあり、口金11と反対側である。)に実装された複数のLED3とを備える。なお、本実施の形態では、LED3はLED素子であり、LEDモジュール5は、上記実装基板21、LED3以外に、LED3を被覆する封止体23を備える。

実装基板21は、ここでは、LED3から発せられた光のうち、後方へ発せられた光を遮らないように、透光性材料により構成されている。つまり、実装基板21の上面側のLED3で発せられて実装基板21に向かう光がそのまま実装基板21を透過してグローブ7から出射するように、実装基板21を透光性材料により構成している。
ここでは、実装基板21は、平面視形状が矩形状をしている。材料は、例えば、ガラスやアルミナ等により構成されている。なお、実装基板21には、LED3を電気的に接続(直列接続又は/及び並列接続である。)にしたり、回路ユニット15と接続したりするための配線パターンが形成されている(図示省略)。LED3から後方へ発せられた光の利用を考慮すると、配線パターンも透光性の材料で構成されるのが好ましく、このような透光性の材料としてはITO等がある。

LED3は、図2の拡大図で示すように、実装基板21の上面に実装されている。LED3の個数、配列等は、LEDランプ1に要求される輝度等により適宜決定される。本実施の形態では、LED3は複数あり、間隔(例えば、等間隔である。)をおいて、矩形状の実装基板21の長手方向に沿って直線状に2列に配置されている。
封止体23は、主に、透光性材料からなる。封止体23は、LED3への空気・水分の侵入を防止する機能を有する。ここでは、複数のLED3が直線状に配されている列単位で、当該列を構成するLED3を被覆している。

封止体23は、前記空気等の侵入防止機能の他、LED3から発せられた光の波長を所定の波長へと変換する必要がある場合は、LED3からの光の波長を変換する波長変換機能も有する。なお、波長変換機能は、例えば、所定の光の波長を変換する変換材料を透光性材料に混入することで実施できる。
透光性材料としては例えばシリコーン樹脂を利用することができる。また、波長変換機能を持たせる場合には、変換材料としては例えば蛍光体粒子を利用することができる。

ここでは、LED3は青色光を発光色とするものであり、変換材料として青色光を黄色光に変換する蛍光体粒子が利用されている。これにより、LED3から出射された青色光と、蛍光体粒子により波長変換された黄色光とにより混色された白色光がLEDモジュール5(LEDランプ1)から発せられることとなる。
実装基板21は、一端が回路ユニット15と電気的に接続された後述のリード線49,51が配線パターンと接続する部分又はその周辺に貫通孔を有している。これにより、当該貫通孔を通ったリード線49,51の他端が半田24等により配線パターンの接続部分と接続される。
(2)グローブ
グローブ7は、白熱電球のバルブ(ガラスバルブとも言う。)と同じような形状をしている。グローブ7は、ここでは、一般白熱電球(フィラメントを有する電球)と似た形状をした、いわゆるAタイプである。

グローブ7は、中空の球状をした球状部7aと、筒状をした筒状部7bとを有している。筒状部7bは、球状部7aから離れるに従って縮径している。なお、筒状部7bにおける球状部7aと反対側の端部に開口が存在し、この端部を開口側端部7cとする。
本実施の形態では、グローブ7の開口側端部7cの内面には、図1及び図2に示すように、グローブ7を構成している材料よりも熱伝導性の高い材料で構成された高熱伝導層25が形成されている。ここでは、開口側端部7cの内周面の全周に亘って帯状に形成されている。

グローブ7は、透光性材料により構成される。透光性材料としては、ガラス材料や樹脂材料等がある。ここでは、グローブ7は例えばガラス材料により構成され、高熱伝導層25は例えば樹脂材料により構成されている。
(3)ケース
ケース9は、白熱電球のバルブの口金側に近い部分と同じような形状をしている。本実施の形態では、ケース9は、その中心軸方向におけるグローブ側半分に大径部9aを、口金側半分に小径部9bをそれぞれ有し、大径部9aと小径部9bとの間には段差部9cが生じている。

ケース9は、大径部9aの端部が上述したようにベース部材13により塞がれている。詳細は後述するが、ケース9の大径部9aとベース部材13とでグローブ7を固定している。
ケース9の小径部9bには口金11が被着している。本実施の形態では、口金11は、後述するが、エジソンタイプである。このため、小径部9bの外周が雄ネジとなっており、口金11内にねじ込まれている。これにより、口金11とケース9とが結合される。

また、ケース9の小径部9bには、ケース9の中心軸が延伸する方向と平行に延伸する溝9dが形成されている(図3参照)。この溝9dは、後述する口金11と回路ユニット15とを接続するリード線33を固定する(リード線33の移動を規制する)ものである。
ケース9は、樹脂材料、例えばポリブチレンテレフタレート(PBT)により構成されている。なお、樹脂材料に例えばガラス繊維等を混入させて、ケース9の熱伝導性を調整しても良い。

ケース9は、上述のように、上端側にグローブ7が装着され且つ下端側に口金11が装着された状態で、全体形状として白熱電球と類似するように、大径部9aの形状は口金11側からグローブ7側に移るに従って曲線的に拡径している。
ケース9は、内部に収納する回路ユニット15が点灯時に発生する熱を外部に放出する機能を有する。放熱は、ケース9から外気への熱伝導、外気により対流、輻射により行われる。

ケース9は、その上端側の開口が上述のベース部材13により塞がれ、下端側の開口が口金11により塞がれることで、内部に密閉状の空間を有する。この空間には回路ユニット15が収納される。なお、回路ユニット15の装着方法については、回路ユニット15の説明の際に行う。
(4)口金
口金11は、LEDランプ1が照明器具に取着されて点灯された際に、照明器具のソケットから電力を受けるためのものである。

口金11の種類は、特に限定するものではないが、ここではエジソンタイプが使用されている。口金11は、筒状であって周壁がネジ状をしたシェル部27と、シェル部27に絶縁材料29を介して装着されたアイレット部31とからなる。
シェル部27はリード線33を介して、アイレット部31はリード線35を介して、それぞれ回路ユニット15と接続されている。なお、リード線33は、ケース9の小径部9bの内側から下端の開口を経由して外側へと引き出されてケース9の溝9dに嵌められた状態で、シェル部27に覆われている。これにより、ケース9の外周とシェル部27の内周とにリード線33が挟まれ、リード線33と口金11とが電気的に接続される。
(5)ベース部材
ベース部材13は、ケース9の大径部9aに挿入される。ベース部材13は、ケース9の内部に挿入されるため、ケース9の大径部9aの内面に対応した外面(周面)を有する。ここでは、ケース9の内周面とベース部材13の外周面とが対応しており、大径部9aの内周面の横断面形状が円形状をしているため、ベース部材13も横断面形状が円形状をした円盤状をしている。

ベース部材13は、小径部13aと、小径部13aよりも径の大きな大径部13bとを有する。大径部13bの外周面がケース9の大径部9aの内周面に対応(当接)する。ベース部材13がケース9に挿入されると、小径部13aとケース9の内周面との間に、ケース9の内周面に沿った溝37が形成される。
溝37には、図2に示すように、グローブ7の開口側端部7cが挿入され、接着剤39により固着されている。

ここでは、ベース部材13は、ケース9の大径部9aに挿入された状態で、接着剤39によってケース9及びグローブ7に接合されている。
ベース部材13は、ケース9の大径部9aの開口を塞ぐ機能を有する他、内部に格納する回路ユニット15がLED3を発光させる際に発生する熱をケース9に伝える機能を有する。また、点灯時にLED3に生じた熱であって、延伸部材17から伝導してきた熱を、グローブ7とケース9とに伝える機能を有する。このため、ベース部材13には、熱伝導性の良好な材料で構成されている。具体的には、金属、樹脂等である。
(6)回路ユニット
回路ユニット15は、口金11を介して受電した電力を、LEDモジュール5のLED3用の電力に変換してLEDモジュール5(LED3)に供給する。回路ユニット15は、回路基板41と、当該回路基板41に実装された各種の電子部品43,45とから構成されている。

回路基板41は、ケース9の内部に係止構造を利用して固定される。具体的には、ケース9の内部の段差部9cに回路基板41の裏面の周縁部分が当接し、大径部9aの内面の係止部47により回路基板41の表面が係止されている。
係止部47は、周方向に間隔(例えば、等間隔である。)をおいて複数個(例えば4個である。)形成されている。係止部47は、段差部9cに近づくに従ってケース9の中心軸側に張り出す形状をし、係止部47と段差部9cとの距離は、回路基板41の厚みに相当する。

なお、回路基板41を装着する際には、回路ユニット15をケース9の大径部9a側から挿入し、回路基板41の下面(口金11側の面)が係止部47に到達すると、回路基板41をさらに押し込んで係止部47を通過させる。これにより、回路基板41が係止部47により係止され、回路ユニット15がケース9に装着される。
回路ユニット15は、口金11を介して受電した商業電力(交流)を整流する整流回路と、整流された直流電力を平滑化する平滑回路とを備える。平滑された直流電力は、必要があれば、昇圧・降圧回路等により、LEDへの印加電圧である所定の電圧へと変換される。

ここでは、整流回路はダイオードブリッジ45により、平滑回路はコンデンサ43により構成されている。ダイオードブリッジ45は回路基板41のグローブ7側の主面に実装されている。コンデンサ43は、回路基板41の口金11側の主面に実装され、口金11の内部に位置する。
(7)延伸部材
延伸部材17は、LEDモジュール5をグローブ7の中央位置で支持する。延伸部材17は、棒状をし、上端部はLEDモジュール5に結合され、下端部はベース部材13に取着されている。つまり、延伸部材17は、ベース部材13からグローブ7の内部へと延伸する状態でベース部材13に設けられている。

延伸部材17の上端部とLEDモジュール5との結合は、例えば、係合構造を利用している。延伸部材17の上面には凸部17aが形成されている。LEDモジュール5の実装基板21の略中央に孔部21aが形成されている。凸部17aの形状と孔部21aの形状とは互いに対応しており、延伸部材17の上面の凸部17aがLEDモジュール5の孔部21aに挿入(嵌合)することで両者が結合される。

延伸部材17の下端部とベース部材13との結合は、例えば接着構造を利用している。延伸部材17の下面は平坦となっている。延伸部材17の平坦な下面がベース部材13の平坦な上面に接着剤(図示省略)により固着(結合)されている。
延伸部材17は、ベース部材13とでLEDモジュール5を支持する機能を有する。発光時にLED3に発生する熱をベース部材13に伝える機能を有する。この伝熱機能は、熱伝導性の高い材料を用いることで実施できる。

LEDモジュール5は、実装基板21を透光性材料により構成することで、後方へもLEDモジュール5からの光を出射させることが可能である。このため、延伸部材17は、LED3(LEDモジュール5)から後方へ発せられた光を遮らないように、なるべく棒状に近い形状をしている。
つまり、延伸部材17の中間領域は、断面が円形状をした円柱部17bとなっている。延伸部材17の上側領域は、矩形状の実装基板21の短手方向に偏平な(短手方向に厚みが薄い)形状をした偏平部17cとなっている。延伸部材17の下側領域は、ベース部材13に近づくに従って拡径する裁頭円錐状をした円錐部17dとなっている。これにより、LED3から後方へと発せられた光であって延伸部材17の下端部に達した光は反射され易くなる。

延伸部材17は、LED3からの後方の光を遮らないように、透光性の材料(例えば、ガラス材料により構成されている。
なお、延伸部材17は、回路ユニット15とLEDモジュール5とを電気的に接続するリード線49,51を挿通させるための貫通孔53,55が形成され、また、ベース部材13にもリード線49,51を挿通させるための貫通孔57,59が形成されている。

なお、LEDモジュール5の熱をベース部材13に効率よく伝熱させるためには、高熱伝導率の材料を用いるほうが好ましい。このような材料としては金属材料がある。延伸部材17を例えばアルミニウムで構成すると、軽量化も図ることができる。
3.配光特性
実施の形態に係るLEDランプ1では、グローブ7内であって、白熱電球の光源(フィラメント)位置に対応した位置(例えば略同じ位置である。)にLEDモジュール5を設けている。これにより、LEDランプ1を従来の白熱電球用の反射鏡つきの照明器具に装着しても、反射鏡の焦点位置にLEDモジュール5が配されることとなり、白熱電球を装着した際の配光特性と近い特性を得ることができる。

また、LEDモジュール5は透光性の実装基板21を用いて構成されているため、LED3から後方に発せられた光は実装基板21を通過してグローブ7から外部へと出射される。
LEDモジュール5を支持している延伸部材17を細長い棒状にすることで、LED3から後方へと発せられた光が延伸部材17により遮られるのを少なくできる。

延伸部材17を透光性の材料により構成することで、延伸部材17に達した光は、そのまま通過し、グローブの内面にまで達した光は外部へと出射される。
4.放熱経路
実施の形態に係るLEDランプ1は、発光時の熱を複数経路から放出している。ここでの発光時の熱には、LED3から発生した熱と、回路ユニット15から発生した熱とがある。
(1)LEDで発生した熱
(a)LED3から発生した熱は、LEDモジュール5の実装基板21、延伸部材17、ベース部材13へと伝わる。ベース部材13に伝わった熱の一部はケース9に伝わる。ケース9に伝わった熱の一部がケース9から外部へと伝熱・対流・輻射作用により放出し、残りの熱が口金11から照明器具側のソケットへと伝わる。
(b)本実施の形態に係るLEDランプ1では、ベース部材13とグローブ7との接合部分であってグローブ7の内面側において高熱伝導層25が形成されており、この高熱伝導層25が接着剤39を介してベース部材13と接続されている。これにより、単に、ベース部材13とグローブ7とが接着剤により接合された場合に比べて、ベース部材13からグローブ7に伝わる熱量を多くすることができる。
(c)本実施の形態に係るLEDランプ1では、グローブ7を白熱電球のガラスバルブに似た大きさ・形状としている。このため、グローブ7の包絡面積が大きくなり、グローブ7の熱をより多く放出することができる。これにより、LED3に発生した熱であって、延伸部材17、ベース部材13を経由し、高熱伝導層25からグローブ7に伝わる熱量を多くすることができる。

本実施の形態に係るLEDランプ1では、グローブ7を白熱電球のガラスバルブに似た大きさ・形状とし、グローブ7の略中心位置にLEDモジュール5を備えている。このため、LED3に発生した熱が均等にグローブ7全体に輻射されることとなり、グローブ7に蓄積される輻射による熱量を多くすることができる。なお、グローブ7は、上述したように、白熱電球のガラスバルブに似た大きさとしているため、グローブ7の包絡面積・表面が従来にくらべて大きく、高い放熱特性を有する。
(2)回路ユニットに発生した熱
回路ユニット15から発生した熱は、伝熱、対流、輻射によりケース9に伝わる。ケース9に伝わった熱の一部がケース9から外部へと伝熱・対流・輻射作用により放出し、残りの熱が口金11から照明器具側のソケットへと伝わる。

本実施の形態に係るLEDランプ1では、ベース部材13とグローブ7との接合部分であってグローブ7の内面側において高熱伝導層25が形成されており、この高熱伝導層25が接着剤39を介してベース部材13と接続されている。これにより、グローブ7も放熱部材として積極的に利用することができ、LEDランプ1として、つまり、グローブ7とケース9における放熱性能が向上し、回路ユニット15側からケース9に伝わった熱も放熱されやすくなる。
(3)回路ユニットへの熱負荷
(a)本実施の形態に係るLEDランプ1では、グローブ7を白熱電球のガラスバルブに似た大きさ・形状とし、グローブ7の略中心位置にLEDモジュール5を備えている。このため、LEDモジュール5と回路ユニット15との間の距離が大きくなり、回路ユニット15がLED3から受ける熱負荷を削減することができる。これにより、例えば、背景技術で説明したLEDランプに比べてケースの大きさを小さくすることができ、逆にグローブを大きくすることができる。
(b)本実施の形態に係るLEDランプ1では、グローブ7を白熱電球のガラスバルブに似た大きさ・形状とし、グローブ7の略中心位置にLEDモジュール5を備えている。このため、LEDモジュール5とケース9との間の距離が大きくなり、LED3から受ける熱であってケース9に蓄積する熱量を少なくできる。
5.LEDの位置
本実施の形態では、グローブ7内におけるLED3の位置を白熱電球のフィラメント位置に対応させている。具体的に説明すると、グローブ7は、白熱電球に近い形状(Aタイプ)をし、球状部7aと筒状部7bとを有している。LED3(LEDモジュール5)は、グローブ7が白熱電球に対応したAタイプの場合、球状部7aの中心位置に配されている。

この位置は、グローブ7を基準すると、球状部7aの中心位置となるが、この位置は、口金11の先端(アイレット部31の端)からの距離が、白熱電球における口金の先端からフィラメントまでの距離と略等しい。
6.その他
本実施の形態では、LEDモジュール5をグローブ7内に格納し、グローブ7を白熱電球と同等な大きさにしているため、LEDランプ1の全体形状が白熱電球に類似する形状となっている。これにより、白熱電球を利用していた従来の照明器具へのLEDランプ1の装着適合率を略100[%]にすることができる。
<第2の実施の形態>
第1の実施の形態におけるLEDランプ1は、一般白熱電球を代替とすることを1つの目的としているが、本発明に係るLEDランプは、他の電球にも適用できる、
第2の実施の形態では、バルブ内に例えばアルミ蒸着層を備える電球、所謂、レフ電球に適応したLEDランプ101について説明する。なお、第1の実施の形態と同じ構成のものは、第1の実施の形態で説明した符号を用いる。

図4は、第2の実施の形態に係るLEDランプの正面一部断面図である。
LEDランプ101は、光源であるLED(3)を備えるLEDモジュール103をグローブ105内に有している。グローブ105の開口側端部105aにはケース107が取着されている。ケース107は筒状をしている。ケース107の一端(図4における下側である。)には口金11が取着されている。また、ケース107の他端側の開口はベース部材109により塞がれている。ケース107の内部には回路ユニット(図示省略)が格納されている。ベース部材109には、LEDモジュール103を保持する延伸部材111が取着されている。

第2の実施の形態に係るLEDランプ101は、第1の実施の形態に係るLEDランプ1と、グローブの形状が相違し、これにより、ケース107、ベース部材109、延伸部材111、回路ユニットが第1の実施の形態でのこれらと形状等が異なる。なお、口金11は、第1の実施の形態における口金11と同じ構成であるため、ここでの説明は省略する。

LEDモジュール103は、実装基板121、LED(3)、封止体123を備える。LEDモジュール103は、LED(3)の実装数が第1の実施の形態と異なるため、LED(3)を実装している実装基板121、封止体123の大きさが、第1の実施の形態と異なる。
なお、LED(3)、実装基板121、封止体123は、形状・大きさ以外は、第1の実施の形態と基本的に同じであり、その説明は省略する。

グローブ105は中空状をしている。グローブ105は、フラスコの底を膨出させたような形状をしている。つまり、グローブ105は、所謂、Rタイプである。
グローブ105は、フラスコ状部105bと筒状部105cとを有する。グローブ105は、開口側端部105aがケース107の他端側の開口へ挿入された状態で、接着剤125で固着されることで、ケース107及びベース部材109に装着されている。

グローブ105は、その内面に高熱伝導層127を有している。ここでの高熱伝導層127は、LEDモジュール103から後方へと発せられた光を所定方向(例えば、前方である。)に反射する反射層である。具体的には、金属層が利用される。金属層は、例えばアルミニウムを真空蒸着することで得られる(この場合の金属層は、アルミ蒸着層である。)。

高熱伝導層127は、グローブをランプ軸と直交する方向から見たとき(図4である。)に、最も外径が大きくなる位置(最外径位置ともいう。)から開口側端部105aまでの領域のすべてに形成されている。
ケース107は、第1の実施の形態でのケース9と同じような機能を有する。ケース107は、グローブ105側から、大径部107a、傾斜部107b、小径部(107c)をこの順で有する。なお、大径部107aは、小径部107cの径よりも大きい。また、小径部107cの周壁がネジ部となっており、エジソンタイプの口金11により被着されている。

ベース部材109は、第1の実施の形態でのベース部材13と同じような機能を有する。ベース部材109は小径部109aと大径部109bとを有している。ベース部材109がケース107の上端側の開口に挿入された状態では、小径部109aとケース107との間に溝が形成され、この溝にグローブ105の開口側端部105aが挿入され、グローブ105とケース107とベース部材109とが接着剤125により固着される。

延伸部材111は、第1の実施の形態での延伸部材17と同じような機能を有する。延伸部材17は、LEDモジュール103から後方に発せられた光の有効利用を考慮して棒状(中空であっても良いし、なくても良い。)をしている。
延伸部材111は、上端から中央領域までが外径が一定の円筒状部111aとなっている。延伸部材111の中央領域から下端にかけては、中央から下端に移るに従って徐々に拡径する傾斜部111bとなっている。

延伸部材111は、上記光の有効利用を考慮して、透光性材料により構成したり、非透光性材料に構成してその外周面を反射面としたりすることが好ましい。
延伸部材111は中空状である。この内部の空洞を利用して、回路ユニットとLEDモジュール103とを接続するリード線131,133が配されている。つまり、リード線131,133は、ベース部材109の貫通孔(図示省略)、延伸部材111の内部を下端から上方へと配され、延伸部材111の上部の周面から外部へと導出される。そして、実装基板121の貫通孔を通って上面で半田135,135により配線パターンに接続される。

LEDランプ101は、上記構成を有しているため、発光時のLED(3)からの熱は、延伸部材111からベース部材109へと伝わる。このとき、グローブ105におけるケース107との接合部分には、高熱伝導層127が形成されているため、ベース部材109の熱を高熱伝導層127からグローブ105側へと伝えることができる。
<第3の実施の形態>
第1及び第2の実施の形態では、特に、LEDランプ1,101について説明したが、本発明は、上記LEDランプを利用した照明装置にも適用できる。

背景技術で説明したLEDランプは、ケースを放熱部材としているため、ケースが大型化している。この場合、LEDの配置位置が、白熱電球におけるフィラメント位置よりも口金から遠くなる。つまり、LEDランプ全体におけるLEDの配置位置(口金から距離)が、白熱電球全体におけるフィラメントの位置(口金からの距離)と異なることになる。

このようなLEDランプを、白熱電球が装着されていた照明器具であって反射鏡を有するもの、例えばダウンライトに使用すると、被照射面に円環状の影が発生する等の問題が生じる。つまり、従来の白熱電球と光源位置が相違することにより、配光特性等に不具合が生じるのである。
第3の実施の形態では、第1の実施の形態に係るLEDランプ1を照明器具(ダウンライトタイプである。)に装着する場合について説明する。

図5は、第3の実施の形態に係る照明装置の概略図である。
照明装置201は、例えば、天井202に装着されて使用される。
照明装置201は、図5に示すように、LEDランプ(例えば、第1の実施の形態で説明したLEDランプ1である。)と、LEDランプ1を装着して点灯・消灯をさせる照明器具203とを備える。

照明器具203は、例えば、天井202に取着される器具本体205と、器具本体205に装着され且つLEDランプ1を覆うカバー207とを備える。カバー207は、ここでは開口型であり、LEDランプ1から出射された光を所定方向(ここでは下方である。)に反射させる反射膜211を内面に有している。
器具本体205には、LEDランプ1の口金11が取着(螺着)されるソケット209を備え、このソケット209を介してLEDランプ1に給電される。

本実施の形態では、照明器具203に装着されるLEDランプ1のLED3(LEDモジュール5)の配置位置が白熱電球のフィラメントの配置位置に近いため、LEDランプ1における発光中心と、白熱電球における発光中心とが近いものとなる。
このため、白熱電球が装着されていた照明器具にLEDランプ1を装着しても、ランプとしての発光中心の位置が似ているため、被照射面に円環状の影が発生する等の問題が生じ難くなる。

なお、ここでの照明器具は、一例であり、例えば、開口型のカバー207を有さずに、閉塞型のカバーを有するものであっても良いし、LEDランプが横を向くような姿勢(ランプの中心軸が水平となるような姿勢)や傾斜する姿勢(ランプの中心軸が照明器具の中心軸に対して傾斜する姿勢)で点灯させるような照明器具でも良い。
また、照明装置は、天井や壁に接触する状態で照明器具が装着される直付タイプであったが、天井や壁に埋め込まれた状態で照明器具が装着される埋込タイプであっても良いし、照明器具の電気ケーブルにより天井から吊り下げられる吊下タイプ等であっても良い。

さらに、ここでは、照明器具は、装着される1つのLEDランプを点灯させているが、複数、例えば、3個のLEDランプが装着されるようにものであっても良い。
<変形例>
以上、本発明の構成を第1〜第3の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態等に限られない。例えば、以下のような変形例を挙げることができる。
1.高熱伝導層
(1)全面配置
第1の実施の形態で説明したLEDランプ1では、グローブ7の開口側端部7cとベース部材13とが高熱伝導層25により熱的に接続され、高熱伝導層25はグローブ7の開口側端部7c側に帯状に形成されている。つまり、高熱伝導層25はグローブ7の内面の一部に形成されている。

しかしながら、高熱伝導層は、グローブの内面のすべて(全部)に形成されても良い。以下、高熱伝導層がグローブの内面の全面に形成されている形態を変形例1として説明する。
図6は、変形例1に係るLEDランプの斜視図である。
LEDランプ301は、LEDモジュール303がグローブ305内に格納されている。LEDモジュール303の格納は、例えば、ケース9の開口を塞ぐベース部材307の中央部から立設する延伸部材309により支持されることで、実施される。

なお、ケース9は、第1の実施の形態におけるケース9と同じ構成であり、ケース9の開口を塞ぐベース部材307と反対側に口金11が装着されている。
LEDモジュール303は、ここでは、円板状の実装基板311と、実装基板311に円環状に実装された複数のLEDと、複数のLEDのすべてを覆う封止体313とを備える。なお、ここでは、複数のLEDは、第1の実施の形態で説明したLED3と同じ構成であるが、別の構成、例えば、発光色、出力(輝度)が異なるようなものでも良い。

封止体313は透光性材料からなる。LEDが第1の実施の形態と同じ色の光を発するため、第1の実施の形態と同様に、LEDからの光の波長を所望(黄色)に変換する変換材料が透光性材料に混入されている。なお、封止体313は、平面視円環状をしているが、例えば、ドーム状(円形状)であっても良い。
グローブ305は、ここでもAタイプが利用されている。グローブ305の内周面のすべての領域に高熱伝導層315が形成されている。ここでは、グローブ305は、樹脂材料(例えば、PC)が利用され、高熱伝導層315は、透光性を有する金属材料により構成されている。このような金属材料としては、例えば、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化錫(SnO)、ATO、酸化亜鉛(ZnO)等がある。

ベース部材307は、第1の実施の形態のベース部材13と同様に、円盤状をしている。ベース部材307は、平面視において、その中央に延伸部材309が配され、当該延伸部材309を挟んだ位置に回路ユニット(15)とLEDモジュール303とを電気的に接続するリード線49,51用の貫通孔317,319を備える。
なお、貫通孔はリード線49,51を通すためのものであり、2本のリード線49,51が挿通できる大きさの貫通孔を1個形成されていても良いし、延伸部材309を挟んだ位置でない別の位置に形成されていても良い。

リード線49,51におけるLEDモジュール303側の端部は、実装基板311の貫通孔を下から上へと挿通して、実装基板311の上面で半田24,24により固定されると共に電気的に配線パターンと接続される。
(2)一部配置
第1の実施の形態における高熱伝導層25及び第2の実施の形態における高熱伝導層127は、グローブ7,105の内面の一部に配置(形成)されていたが、他のパターン(形態)で形成されても良い。

以下、高熱伝導層がグローブの内面の一部に形成されている形態を変形例2として説明する。
図7は、変形例2に係るグローブの断面図であり、(a)は縦断面図であり、(b)は、(a)のAーB線に相当する線でグローブ全体を切断して矢印方向から見た断面図である。

グローブ401は、ここでもAタイプが利用されている。グローブ401の内周面の一部の領域に高熱伝導層403が形成されている。
高熱伝導層403は、ここでは、第1の実施の形態での高熱伝導層25と同様に、グローブ401の開口側端部に帯状に形成されている他、平面視において放射状に形成されている。放射状に形成されている部分を換言すると、縦方向に延伸する帯状部403a,403b,403c,403dが、周方向に間隔をおいて形成されている。なお、ここでの縦方向とは、回転体であるグローブ401の回転軸(ここではグローブの軸でもる。)の延伸する方向をいう。

グローブ401の頂部側は球状をしており、図7の(b)に示すように、頂部で4本の帯状部403a,403b,403c,403dがつながる。
(3)積層構造
第1の実施の形態における高熱伝導層25、第2の実施の形態における高熱伝導層127、変形例1の高熱伝導層315、変形例2の高熱伝導層403は、グローブを構成する部材(所謂、グローブ本体である。)の内面に直接形成されている。つまり、高熱伝導層とグローブとは別構成をしている。

しかしながら、例えば、グローブを構成している部材の内面に他の層が形成され、その層の全部又は一部に高熱伝熱層が形成されていても良い。つまり、グローブは、グローブ本体と、グローブ本体の内面に形成された他の層(高熱伝導層と異なる。)とを備え、この他の層に高熱伝導層が形成されていても良い。
以下、高熱伝導層とグローブ本体との間に別の機能を有する層(上記の他の層である。)が形成されている形態を変形例3として説明する。

図8は、変形例3に係るグローブの縦断面図である。
グローブ451は、グローブ本体453と、グローブ本体453の内周面に形成された機能層455とを備える。高熱伝導層457は、グローブ451の機能層455の一部の領域に形成されている。
ここでは、機能層455として、炭酸カルシウム、シリカや白色顔料等を主成分とする拡散層が利用されている。高熱伝導層457は、グローブ451の開口側端部を下となる姿勢にグローブ451を配した場合に、グローブ451の略下半分に形成されている。
2.高熱伝導層
上記実施の形態や変形例では、高熱伝導層は、グローブの内面に形成されていたが、他の領域に形成されていても良い。他の領域には、グローブの開口側端部の端面、開口側端部を含むグローブの外周面であり、さらに、グローブの内面や外面、開口側端部の端面を組合せた領域等がある。

また、高熱伝導層は、グローブよりも熱伝導率が高い材料で構成されているが、実際には、空気よりも熱伝導率が高ければ良い。
3.支持部材
上記実施の形態や変形例では、延伸部材とベース部材とが別部材で構成され、これらを結合していたが、例えば、保持部と基部とからなる1つの部材である支持部材としても良い。
4.LEDモジュール
(1)LED
上記実施の形態や変形例では、光源としてLED素子を利用したが、例えば、表面実装タイプや砲弾タイプのLEDを利用しても良い。この場合、LED素子は樹脂封止されており、LEDモジュールは、実装基板とLEDとを有することとなる。

上記実施の形態や変形例では、LEDの発光色は青色光であり、蛍光体粒子は青色光を黄色光に変換するものを例にして説明したが、他の組合せであっても良い。他の組み合わせの一例として、白色を発光させる場合、LEDの発光色を紫外線光とし、蛍光体粒子として、赤色光へ変換する粒子、緑色光へ変換する粒子、青色光へ変換する粒子の3種類を用いることができる。

さらに、LEDの発光色を、赤色発光、緑色発光、青色発光の3種類のLED素子を用いて、混色させて白色光としても良い。なお、LEDモジュールから発せられる光色は、いうまでもなく、白色に限定されるものでなく、用途によって種々のLED(素子、表面実装タイプを含む)や蛍光体粒子を利用することができる。
(2)実装基板
上記実施の形態や変形例では、平面視形状が矩形状あるいは円形状をした実装基板を例にして説明したが、基板の平面視形状は特に限定するものではない。

また、上記実施の形態や変形例では、薄い板(上面の面積に比べて側面の面積が小さいもの)を例にして説明したが、例えば、厚肉の板を利用しても良いし、ブロック状のものを利用しても良い。
なお、本明細書での実装基板は、形状、厚み、形態に関係なく、LED(素子、表面実装タイプを含む)を実装すると共にLEDと電気的に接続するパターンを有したものを指している。従って、基板が、上述のブロック状をしていても良いし、実施の形態における実装基板と延伸部材とが一体になったようなものも実装基板とすることができる。

実施の形態では、実装基板は透光性材料により構成していたが、後方に光を取り出す必要がない場合は、透光性材料以外の材料で構成しても良い。
(3)実装位置
上記実施の形態や変形例におけるLEDモジュールは、実装基板を透光性材料で構成して、後方も照射するようにしていたが、他の方法で後方へ光を照射するようにしても良い。

他の方法としては、実装基板を透光性材料でない材料で構成し、実装基板の表裏両面にLEDを実装しても良い。さらに、実装基板を透光性材料でない材料で構成し、実装基板を球状、立方体状等に構成(例えば、6枚の絶縁板を立体的に貼り合せて、立方体状にする。)して、その表面にLED(砲弾やSMDを含む)実装しても良い。
(4)発光素子
上記実施の形態や変形例では、発光素子としてLEDを用いたが、LED以外の発光素子を用いても良い。他の発光素子としては、例えば、LDやEL発光素子(有機及び無機を含む。)等があり、LEDを含めて、これらを組合せて使用しても良い。
5.グローブ
(1)形状
上記実施の形態や変形例では、Aタイプ、Rタイプのグローブを利用したが、他のタイプ、例えば、B、Gタイプであっても良く、白熱電球のバルブ形状や電球形蛍光LEDランプのグローブ形状と全く異なる形状であっても良い。

また、上記実施の形態や変形例では、グローブは、一体構造をしたものであったが、例えば、グローブを複数に分割したものに相当するものを個別に製造し、これらを接合して1つのグローブとしても良い。この際、すべてを同じ材料のもので構成する必要はなく、例えば、樹脂からなるものとガラスからなるものと組合せても良い。なお、グローブを組合せ構造とすると、グローブの開口よりも大きなモジュールも利用することができる。

グローブは、内部が見えるように透明であっても良いし、内部が見えないように半透明であっても良い。半透明は、例えば、内面に炭酸カルシウム、シリカや白色顔料等を主成分とする拡散層を施したり、内面を荒らす処理(例えばブラスト処理)を施したりすることで実施できる。
(2)大きさ
上記実施の形態や変形例等では、ランプ全長におけるグローブの比について特に説明していない。ここでのグローブ比は、ランプ全長に対するグローブの全長であり、グローブの全長は、グローブ内、外気に晒されている部分のランプ軸方向の長さである。

ランプ全長におけるグローブの比は、0.54以上が好ましい。0.54より小さい場合、グローブにおける外気に晒されている部分の面積が小さくなり、十分な放熱特性を得ることができない。また、グローブが小さくなると、LEDモジュールと回路ユニットとの距離が小さくなり、点灯時に、回路ユニットがLEDモジュールから受ける熱の影響が大きくなる。
6.ケース
上記実施の形態や変形例では、ケースは樹脂材料により構成していたが、他の材料で構成することもできる。他の材料として、金属材料を利用する場合、口金との絶縁性を確保する必要がある。口金との絶縁性は、例えば、ケースの小径部に絶縁層を塗布したり、小径部に対して絶縁処理をしたりすることで確保できる他、ケースのグローブ側を金属材料により、ケースの口金側を樹脂材料によりそれぞれ構成(2以上部材を結合する。)することでも確保できる。

上記実施の形態や変形例では、ケースの表面について特に説明しなかったが、例えば、放熱フィンを設けても良いし、輻射率を向上させるための処理を行っても良い。
7.口金
上記実施の形態や変形例では,エジソンタイプの口金を利用したが、他のタイプ、例えば、ピンタイプ(具体的にはGY、GX等のGタイプである。)を利用しても良い。

また、上記実施の形態や変形例では、口金は、シェル部の雌ねじを利用してケースのネジ部に螺合させることで、ケースに装着(接合)されていたが、他の方法でケースと接合されても良い。他の方法としては、接着剤による接合、カシメによる接合、圧入による接合等があり、これらの方法を2つ以上組合せても良い。
8.ベース部材
(1)形状
上記実施の形態や変形例では、ベース部材は、小径部と大径部とを有しているが、外径がほとんど変化しない円板状であっても良い。この場合、グローブの開口側端部が挿入される溝をベース部材の上面に形成し、この溝にグローブの開口側端部を挿入して接着剤にて固着することで、グローブをベース部材に装着することができる。
(2)ケースとの接合構成
上記実施の形態や変形例では、ベース部材はケースに挿入された状態で接着剤によりケースに接合されているが、他の方法で、ケースに固定されても良い。他の方法としては、ベース部材の大径部をケースの開口よりも少し大きくしてケースに圧入する方法、ベース部材をケースに挿入後にケースの開口側をかしめる方法等がある。

なお、高熱伝導層は、ベース部材とグローブとを接続すれば良く、ケースとベース部材との接合方法・接合の仕方に関係なく、ベース部材からグローブへの伝熱量を増やすことができる。
9.LEDの位置
上記実施の形態や変形例では、グローブ内におけるLEDの位置を白熱電球のフィラメント位置を基準にしている。具体的には、フィラメント位置をグローブの大きさ等を基準にして決めている。

つまり、第1の実施の形態ではグローブ7の球状部7aの中心をフィラメント位置として、LEDモジュール5をグローブ7の内部に配している。第2の実施の形態ではグローブの105の最大径となる付近であって口金側の位置をフィラメント位置として、LEDモジュール103をグローブ105内に配している。
しかしながら、本発明の構成は、グローブがAタイプ、Rタイプに限定するものでなく、例えば、口金と反対側の端部が塞がれた円筒状であっても良い。この場合、当該LEDランプを装着する照明器具の反射鏡の焦点位置、当該LEDランプにより代替されるランプ(例えば、クリプトン電球、電球形蛍光ランプ等の発光中心に対応する位置(口金の先端からの距離)等によりLEDの配置位置を決定すれば良い。
10.ケースの熱について
上記実施の形態や変形例では、LEDモジュールの熱をグローブへと積極的に誘導させている。このため、例えば、グローブへの伝熱量を増やすことができれば、ケース側への伝熱を抑制するような構成としても良い。

具体的には、LEDモジュール(ベース部材)から高熱伝導層を介してグローブへと熱を十分に伝えることができる場合、ベース部材とグローブとケースとを結合する接着剤に熱伝導性の劣るものを使用しても良いし、ベース部材とケースとの間及びグローブとケースとの間に熱抵抗の高い(熱伝導性の悪い)部材を配しても良い。
なお、このような構成や放熱方式は、ケースをヒートシンクして利用する従来の構成(例えば、特開2006−313717等である。)や口金から照明器具側に逃がす従来の放熱方式(例えば、特許第4136485号や特開2006−313717号等である。)と相違している。

本発明は、グローブを利用して放熱させるのに利用可能である。

1 LEDランプ
3 LED
5 LEDモジュール
7 グローブ
9 ケース
11 口金
13 ベース部材(基部)
15 回路ユニット
17 延伸部材(延伸部)
25 高熱伝導層(高熱伝導部材)

Claims (6)

  1. 光源としての発光素子及び前記発光素子を実装する実装基板がグローブ内部で支持部材により支持されてなるランプであって、
    前記支持部材は、前記グローブの開口側に設けられた基部と、前記基部から前記グローブ内部に延伸する棒状の延伸部とを有し、
    前記実装基板の中央部が前記延伸部の延伸端に取着され、
    前記基部と前記グローブとが、前記グローブの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する金属層である高熱伝導部材により熱的に接続されており、
    前記グローブの開口側端部に筒状のケースが装着され、
    前記ケースの前記グローブ側の開口端部が前記支持部材の基部により塞がれ、前記ケースの前記グローブと反対側の開口端部に口金が被着され、
    前記ケースの内部に前記口金から受電して前記発光素子を発光させるための回路ユニットが格納され、
    前記グローブの開口側端部の内面に前記高熱伝導部材が配され、
    前記ケースの前記グローブ側の端部と前記基部との間に溝部を有し、
    前記グローブの開口側端部が前記溝部に挿入された状態で、前記グローブよりも高熱伝導率の接着剤により前記グローブと前記ケースと前記基部とが固着され、
    前記高熱伝導部材は、前記金属層と前記接着剤とを含み、前記グローブ内面の前記金属層と前記接着剤とが結合している
    ことを特徴とするランプ。
  2. 前記実装基板が、透光性を有する材料により構成されている
    ことを特徴とする請求項に記載のランプ。
  3. ランプと、前記ランプを装着して点灯させる照明器具とを備える照明装置において、
    前記ランプは、請求項1又は2に記載のランプである
    ことを特徴とする照明装置。
  4. 前記延伸部が金属材料により構成されている
    ことを特徴とする請求項1に記載のランプ。
  5. 前記延伸部が透光性材料により構成されている
    ことを特徴とする請求項1に記載のランプ。
  6. 前記ランプ全長における前記グローブの全長の比が、0.54以上である
    ことを特徴とする請求項1に記載のランプ。
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