JP5988844B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子が実装された照明装置に関する。

照明装置としては、長寿命化、省エネルギ化の観点から、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）や有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）等の発光素子が実装された照明装置が提案されている。そして、従来の照明装置である白熱電球から、発光素子が実装された照明装置への代替化が進められている。

例えば、白熱電球の一種であるハロゲン電球には、スポット照明のために凹面の反射鏡を備えたものがある。このようなハロゲン電球の代替品としては、その反射鏡の外形に似せた放熱体を備えた照明装置が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。前記発光素子は熱に弱く、自らの発光に伴って発生する熱によって劣化するので、その熱を外部に放出するために、前記放熱体が設けられている。そして、特許文献１では、スポット照明のために発光素子の上にレンズが設けられ、このレンズと放熱体が、照明装置の本体にねじ止めされている。

特開２００７−２６５８９２号公報

特許文献１の照明装置では、その製造時に多くのねじ止めをするため、製造時間を短縮し難いと考えられる。また、この照明装置の完成品は、ねじを外せば容易に分解できてしまうという問題がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、製造容易で分解困難な照明装置を提供することである。

前記課題を解決するために、本発明は、
発光素子が実装されている実装基板と、
前記実装基板に所定の電力を供給する電源回路と、
前記実装基板に接し、前記実装基板で発生する熱を外部に放出する放熱体と、
前記電源回路を収納して前記放熱体と絶縁させる収納ケースと、
前記発光素子に近接して配置され前記発光素子が発した光を透過するレンズと、
前記収納ケースと前記レンズの一方に設けられている鉤部と、
前記収納ケースと前記レンズの他方に設けられ、前記鉤部と嵌合する受け部とを有し、
前記嵌合によって、前記収納ケースと前記レンズとが、前記実装基板を挟持することを特徴とする照明装置である。

本発明によれば、製造容易で分解困難な照明装置を提供できる。なお、前記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態に係る照明装置の正面図である。 本発明の実施形態に係る照明装置の分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る照明装置の製造途中の平面図（その１：収納ケース装着後）である。 本発明の実施形態に係る照明装置の製造途中の平面図（その２：実装基板装着後）である。 本発明の実施形態に係る照明装置の平面図（実装基板は透視し記載省略）である。 図５のＡ−Ａ方向の矢視断面図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

図１に、本発明の実施形態に係る照明装置１の正面図を示す。この照明装置１には、Ｅ１１やＥ１７等のスクリュータイプの口金４が設けられており、白熱電球の代替として用いることができる。なお、口金４のタイプは、スクリュータイプに限られず、ＧＵ５．３やＧＺ４等の２ピンタイプの口金も用いることができる。もちろん、白熱電球の代替としてではなく、始めからこの照明装置１を用いてもよいのはもちろんである。口金４は、スクリュータイプであり、ねじ形状の第１電極４ａと、半球形状の第２電極４ｂと、第１電極４ａと第２電極４ｂとを絶縁するテーパ形状の絶縁部４ｃとを有している。この口金４は、収納ケース３に、取り付けられている。

その収納ケース３は、放熱体２に挿入された状態で取り付けられている。放熱体２は、略円筒形状の基部２ａと、基部２ａに接続しテーパ形状のテーパ部２ｂと、テーパ部２ｂに接続し略円筒形状の先端部２ｃとを有している。基部２ａの下端の開口から、収納ケース３の一部が突出している。前記基部２ａとテーパ部２ｂと先端部２ｃとは、一体成形されている。テーパ部２ｂでは、基部２ａから先端部２ｃへ向かって、径が大きくなっている。テーパ部２ｂでは、凹凸面２ｄが外部に露出し、放熱しやすくなっている。

図２に、本発明の実施形態に係る照明装置１の分解斜視図を示す。この照明装置１には、発光素子８ｄが実装されている。発光素子８ｄとしては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の半導体発光素子や、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）等を用いることができる。発光素子８ｄは、複数個（図２の例では７個）用いられているが、これに限らず１個でもよい。発光素子８ｄは、直接には実装基板８に実装される。

照明装置１には、実装基板８（発光素子８ｄ）に所定の電力を供給する電源回路７が設けられている。電源回路７には、２本の配線７ａ、７ｂが接続されている。配線７ａ、７ｂのそれぞれの一端は、実装基板８に接続される。

また、照明装置１には、電源回路７を収納する収納ケース３が設けられている。収納ケース３は、略円筒形状の筒部３ａと、筒部３ａの下端に接続しテーパ形状のテーパ部３ｂと、テーパ部３ｂに接続し外周面にねじが切られ略円筒形状のねじ部３ｃを有している。このねじ部３ｃに、口金４が取り付けられる。口金４の第１電極４ａと第２電極４ｂは、図示を省略した配線等によって、電源回路７に接続される。第１電極４ａは、略円筒形状をしており、外周面だけでなく内周面も、ねじ形状になっている。また、略円筒形状の第１電極４ａの上端側の開口径は、絶縁部４ｃの最大径より大きく、下端側の開口径は、絶縁部４ｃの最大径より小さくなっている。一方、第２電極４ｂは、絶縁部４ｃから突出するように取り付けられている。これらにより、第１電極４ａの下端側の開口に、絶縁部４ｃを係持させたまま、その第１電極４ａの下端側の開口から第２電極４ｂを突出させることができる。そして、この状態のまま、ねじ部３ｃの外周面のねじに、第１電極４ａの内周面のねじを螺合させる。絶縁部４ｃは、ねじ部３ｃと第１電極４ａとによって挟持され、口金４は収納ケース３に固定される。

収納ケース３の筒部３ａの上端側の開口から、電源回路７が、収納ケース３内に挿入され、収納される。筒部３ａの上端側の開口は、蓋３ｄによって閉じられる。これにより、収納ケース３は、電源回路７を、放熱体２や実装基板８から隔離することができる。そして、電源回路７は、放熱体２や実装基板８から絶縁することができる。なお、配線７ａ、７ｂは、筒部３ａの上端に設けられた切欠部３ｅを通されて、収納ケース３の外側にも配線される。

また、筒部３ａの上端には、複数（図２の例では３本）の腕部５（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）が設けられている。腕部５（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）は、筒部３ａ（収納ケース３）に支持されている。腕部５（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）は、筒部３ａの上端に接続し、そこから、筒部３ａの略径方向に延在し、さらに、そこから、筒部３ａの略中心軸方向（上方）に延在している。これにより、この腕部５（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）の先端を、実装基板８に対してレンズ１１の側（実装基板８の表面側）に配置することができる。そして、この腕部５（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）の先端には、受け部６が設けられている。受け部６は、後記する鉤部９とワンタッチで係合することができる。

腕部５（５Ａ、５Ｂ）は、切欠部３ｅに近接して設けられている。腕部５（５Ａ、５Ｂ）には、配線７ａ、７ｂを配置できる配線用間隙（間隙）５ａが設けられている。これにより、配線７ａ、７ｂを、切欠部３ｅから、迂回させることなく、直に、配線用間隙（間隙）５ａを通すことができる。

放熱体２には、基部２ａとテーパ部２ｂと先端部２ｃを貫く貫通孔２ｅが設けられている。テーパ部２ｂと先端部２ｃの境界付近には、貫通孔２ｅ内に台座２ｆが設けられている。台座２ｆによって、基部２ａにおける内径（貫通孔２ｅの直径）と、テーパ部２ｂにおける内径（貫通孔２ｅの直径）とが、互いに略等しくなり、収納ケース３の筒部３ａの外径より大きくなっている。収納ケース３の筒部３ａを、基部２ａとテーパ部２ｂにおける貫通孔２ｅ内に挿入することができる。そして、基部２ａにおける貫通孔２ｅの開口から、収納ケース３のテーパ部３ｂとねじ部３ｃを突出させ、さらに、口金４を突出させることができる。これによれば、収納ケース３の露出を最小限に抑えられ、照明装置１の側面の大部分に、堅牢な放熱体２を配置することができる。そして、堅牢な照明装置１を提供することができる。

また、台座２ｆの上面には、複数の溝２ｈが形成されている。複数の溝２ｈのそれぞれは、腕部５Ａ、５Ｂ、５Ｃ（５）に対応し、溝２ｈの個数は、腕部５Ａ、５Ｂ、５Ｃ（５）の個数に一致している。具体的に、図２の例では、腕部５Ａ、５Ｂ、５Ｃ（５）は３個設けられているので、溝２ｈも３個設けられている。

図３に、本発明の実施形態に係る照明装置１の製造途中の平面図（その１：収納ケース３装着後）を示す。図２と図３に示すように、溝２ｈ内に、腕部５Ａ、５Ｂ、５Ｃ（５）の筒部３ａの略径方向に延在する部分が嵌められ埋め込まれる。これによれば、放熱体２に対して、収納ケース３が、周方向に沿って回動するのを防止できる。口金４をソケット（不図示）に着脱するために、放熱体２を回動させれば、収納ケース３さらには口金４を、空回りすることなく、確実に回動させることができる。また、腕部５の幅が、配線７ａ、７ｂを通す腕部５Ａ、５Ｂと、通さない腕部５Ｃとで異なっている。複数の溝２ｈも、対応する腕部５Ａ、５Ｂ、５Ｃ（５）に応じて、幅が互いに異なっている。これにより、溝２ｈ内に、腕部５Ａ、５Ｂ、５Ｃ（５）を嵌める際には、放熱体２に対する、収納ケース３、さらには、収納ケース３に収納される電源回路７の位置関係を、照明装置１の製品どれでも同じにすることができる。逆に、誰が製造しても同じに製造できるので、製造の容易化ができる。

また、図２に示すように、放熱体２の台座２ｆの上面には、複数のねじ穴２ｇが形成されている。この複数のねじ穴２ｇの位置に対応するように、実装基板８に、複数のねじ用貫通孔８ｂが設けられている。これにより、複数のねじ８ｃで、実装基板８を、台座２ｆの上面に締結することができる。実装基板８の裏面の広い面が、台座２ｆの上面に面接触するので、実装基板８に実装された発光素子８ｄから発生した熱を、効率よく台座２ｆ（放熱体２）に伝導させることができる。その熱は、放熱体２から外部に放出される。

実装基板８の外周部には、複数の切欠部８ａが設けられている。この複数の切欠部８ａは、複数の腕部５に嵌るようになっている。これにより、腕部５の先端側は、実装基板８に対して、実装基板８の表面側に位置するようになる。そして、腕部５の先端に設けられている受け部６は、レンズ１１に対向するように配置される。

図４に、本発明の実施形態に係る照明装置１の製造途中の平面図（その２：実装基板８装着後）を示す。図２と図４に示すように、実装基板８の外周部に設けられた切欠部８ａ内に、腕部５Ａ、５Ｂ、５Ｃ（５）が嵌められている。電源回路７に一端が接続された配線７ａ、７ｂは、腕部５Ａ、５Ｂ（５）に設けられる間隙に配置されている。配線７ａ、７ｂも、腕部５とともに、切欠部８ａを通って、実装基板８の表面側に延在する。そして、配線７ａ、７ｂの他端は、実装基板８の表面に接続される。

また、図４に示すように、腕部５の幅が、配線７ａ、７ｂを通す腕部５Ａ、５Ｂと、通さない腕部５Ｃとで異なっている。複数の切欠部８ａも、対応する腕部５Ａ、５Ｂ、５Ｃ（５）に応じて、幅が互いに異なっている。これにより、切欠部８ａ内に、腕部５Ａ、５Ｂ、５Ｃ（５）を嵌める際には、実装基板８に対する、収納ケース３、さらには、収納ケース３に収納される電源回路７の位置関係を、照明装置１の製品どれでも同じにすることができる。逆に、誰が製造しても同じに製造できるので、製造の容易化ができる。

図２に示すように、レンズ（レンズ集合体）１１は、複数のレンズ（レンズ単体）１１ａの集合体であり、略円盤形状をしている。レンズ１１は、発光素子８ｄに近接して配置され発光素子８ｄが発した光を透過させ、外部に放射させる。レンズ１１の実装基板８側には、複数の鉤部９と、複数の脚部１２とが設けられている。脚部１２は、レンズ１１と実装基板８の間に立てられ、脚部１２の一端は、レンズ１１に取り付けられ、その他端は実装基板８に当接するようになっている。これにより、レンズ１１と実装基板８の間隔が、一定距離（脚部１２の高さ）より狭くならないようになっている。

複数の鉤部９は、腕部５の先端に設けられている複数の受け部６に対向するように、レンズ１１の実装基板８側（裏側）に設けられている。レンズ１１を実装基板８に向かって押し込むと、このワンタッチで、鉤部９は、受け部６に引っ掛けられて嵌合し、受け部６から離れられなくなる。これにより、鉤部９の付いたレンズ１１は、受け部６の付いた腕部５（収納ケース３）から離れられなくなる。レンズ１１と収納ケース３とに挟まれた実装基板８は、レンズ１１と収納ケース３とに挟持されることになる。実装基板８は、ねじ８ｃで放熱体２に締結されているので、レンズ１１と収納ケース３と実装基板８と放熱体２は、互いに固定され、一体化することができる。なお、本実施形態では、レンズ１１側に鉤部９を設け、収納ケース３側に受け部６を設けたが、これに限られない。すなわち、レンズ１１側に受け部６を設け、収納ケース３側に鉤部９を設けてもよい。また、実装基板８と放熱体２は、照明装置１の使用（点灯）時に、それらの温度は上昇するが、レンズ１１と収納ケース３の温度は、それらの温度に比べて低くなる。すなわち、レンズ１１と収納ケース３とは、照明装置１の点灯時と消灯時とで、実装基板８と放熱体２に比べて、熱膨張が小さい。このため、レンズ１１と収納ケース３に、鉤部９と受け部６を設ければ、鉤部９と受け部６の係合に、熱膨張によるずれやあそびが生じ難い。

そして、レンズ１１は、前記したように、脚部１２と、鉤部９と受け部６により、発光素子８ｄ（実装基板８）との距離を一定に保つことができる。レンズ１１（レンズ１１ａ）では焦点の位置（焦点距離）が一意に決まっているので、例えば、その焦点の位置に、発光素子８ｄをずれないように配置することができる。

図５に、本発明の実施形態に係る照明装置１の平面図を示す。なお、図５では、レンズ１１は、透明であるので、透視して描いている。また、図５では、実装基板８を透視し、その記載を省略している。これらにより、レンズ１１に取り付けられた鉤部９と、収納ケース３に取り付けられた腕部５と受け部６との位置関係を明確にしている。そして、レンズ１１が透明な部材で形成されている場合には、外側から、レンズ１１を通して、受け部６と、それに係合する鉤部９を、外側から実際に見ることができる。ただ、鉤部９は、レンズ１１の裏側にあるので、外側から鉤部９に接触して、これを受け部６から外すことはできず、分解困難な構造になっている。また、脚部１２も、外側から実際に見ることができる。

また、放熱体２の上端の開口に、レンズ１１が嵌め込まれている。レンズ１１の中央部に、複数のレンズ単体（レンズ）１１ａが形成されている。レンズ１１の外周部に、鉤部９と脚部１２が設けられている。

図６に、図５のＡ−Ａ方向の矢視断面図を示す。電源回路７は、収納ケース３に収納されている。収納ケース３は、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＣ（ポリカーボネート）などの樹脂製であり、高い絶縁性を有している。これにより、収納ケース３は、電源回路７を放熱体２から絶縁することができる。

電源回路７は、配線７ｂ（７ａ）を介して、所定の電力を実装基板８に供給する。電源回路７は、商用電源からの交流電力を直流電力に整流する回路や、整流後の直流電力の電流を調整する回路などを備えている。配線７ｂ（７ａ）は、電源回路７から、収納ケース３（筒部３ａ）の上端に設けられた切欠部３ｅを通り、腕部５（５Ｂ）の中に入っている。腕部５（５Ｂ）は、実装基板８の切欠部８ａに設けられており、配線７ｂ（７ａ）は、実装基板８の切欠部８ａを通り、鉤部９の近傍を通って、実装基板８の裏側から表側に敷設されている。そして、配線７ｂ（７ａ）は、実装基板８の表面に半田等によって接続されている。

実装基板８は、その裏面が、放熱体２の台座２ｆに、ねじ８ｃによって圧接している。これにより、実装基板８（発光素子８ｄ）で発生する熱を、放熱体２から外部に放出することができる。放熱体２は、例えば、アルミニウム（合金を含む）など、熱伝導率の高い材料から形成されている。

実装基板８には、発光素子８ｄが実装されている。発光素子８ｄとしては、例えば、青色光を発するＬＥＤが使用される。それぞれの発光素子８ｄは、例えばシリコーン樹脂などの透明の封止樹脂により被覆されている。この封止樹脂内には、発光素子８ｄから放出される光を色変換する蛍光体が混入されている。蛍光体としては、例えば黄色発光のものが用いられ、当該蛍光体によって発光素子８ｄからの青色光が色変換されて、白色光となる。なお、発光素子８ｄは、光の取り出し効率を向上させるために、封止樹脂が半球状のレンズの形状になっている。

発光素子８ｄが発光すると、その光は、レンズ１１を透過し外部に配光される。レンズ１１は、発光素子８ｄに近接して配置されている。レンズ１１には、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、又はエポキシ樹脂など、透光性、耐熱性、及び電気絶縁性を有する樹脂や、ガラスを用いることができる。

図６の左側に、鉤部９とその周辺の拡大図を示す。鉤部９は、レンズ１１に支持される柱部９ｂと、柱部９ｂに設けられ受け部６と当接する当接面９ａとを有している。当接面９ａでは、柱部９ｂに近いほど、柱部９ｂを支持するレンズ１１に近づくように傾斜している。図６に示すように、この傾斜により、当接面９ａにおいて、鉤部９と受け部６が当接すると、受け部６には、レンズ１１に向かう方向の力が作用する。この力は、レンズ１１と、実装基板８（収納ケース３）との間隔を狭めるように作用する。一方、レンズ１１と実装基板８（収納ケース３）との間には、脚部１２が設けられているので、レンズ１１と実装基板８（収納ケース３）の間隔を、遊びなく、脚部１２の長さで決まる長さに設定することができる。また、鉤部９（柱部９ｂ）の先端には、楔面９ｃが設けられている。鉤部９と受け部６を係合させる際に、受け部６を当接面９ａまで移動させる必要があるが、楔面９ｃによれば、その移動をスムーズに行うことができる。

以上、本発明に係る照明装置１について実施形態により説明したが、本発明の実施態様はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更などを行うことができる。例えば、発光素子８ｄからの光は白色に限定されるものではなく、発光色の異なるＬＥＤや蛍光体を用いて所望の色に設定可能である。また、本実施形態では、発光素子８ｄが７個の場合について説明したが、この数に限定されず、１〜６個又は８個以上でもよい。また、本実施形態では、発光素子８ｄがＬＥＤである場合について説明したが、発光素子８ｄとしてＥＬ（Electro-Luminescence）など他の半導体発光素子を用いてもよい。また、本実施形態では、収納ケース３に蓋３ｄを設けたが、これに限定されず、蓋３ｄは、電源回路７の絶縁性が確保できれば、省いてもよい。そして、本発明は、前記した本実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、本実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１ 照明装置
２ 放熱体
２ａ 基部
２ｂ テーパ部
２ｃ 先端部
２ｄ 凹凸面
２ｅ 貫通孔
２ｆ 台座
２ｇ ねじ穴
２ｈ 溝
３ 収納ケース
３ａ 筒部
３ｂ テーパ部
３ｃ ねじ部
３ｄ 蓋
３ｅ 筒部上端の切欠部
４ 口金
４ａ 第１電極
４ｂ 第２電極
４ｃ 絶縁部
５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ 腕部
５ａ 配線用間隙（間隙）
６ 受け部
７ 電源回路
７ａ、７ｂ 実装基板と電源回路とを接続する配線
８ 実装基板
８ａ 実装基板の切欠部
８ｂ ねじ用貫通孔
８ｃ ねじ
８ｄ 発光素子（ＬＥＤ）
９ 鉤部
９ａ 当接面（鉤部の受け部と当接する面）
９ｂ 柱部
９ｃ 楔面
１１ レンズ集合体（レンズ）
１１ａ レンズ単体（レンズ）
１２ 脚部

Claims (5)

1. 発光素子が実装されている実装基板と、
   前記実装基板に所定の電力を供給する電源回路と、
   前記実装基板に接し、前記実装基板で発生する熱を外部に放出する放熱体と、
   前記電源回路を収納して前記放熱体と絶縁させる収納ケースと、
   前記発光素子に近接して配置され前記発光素子が発した光を透過するレンズと、
   前記収納ケースと前記レンズの一方に設けられている鉤部と、
   前記収納ケースと前記レンズの他方に設けられ、前記鉤部と嵌合する受け部とを有し、
   前記嵌合によって、前記収納ケースと前記レンズとが、前記実装基板を挟持することを特徴とする照明装置。
2. 一端が前記収納ケースに支持され、他端が前記実装基板に対して前記レンズの側に配置される腕部を有し、
   前記腕部の前記他端に、前記鉤部又は前記受け部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記腕部の一部は、前記放熱体に設けられた溝に埋め込まれ、
   前記腕部は、前記実装基板の外周に設けられた切欠部に嵌められていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記腕部に設けられる間隙に、前記実装基板と前記電源回路とを接続する配線が配置されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の照明装置。
5. 前記レンズと前記実装基板の間に立てられる脚部を有し、
   前記鉤部は、
   前記収納ケース又は前記レンズに支持される柱部と、
   前記柱部に設けられ、前記受け部と当接する当接面とを有し、
   前記当接面では、前記柱部に近いほど、前記柱部を支持する前記収納ケース又は前記レンズに近づくことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の照明装置。

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