JP5999497B2 - 照明器具、照明装置および発光モジュール - Google Patents
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Description
しかしながら、上記白色光源を用いた照明器具の照明光はモノの見え方が良好でない傾向にある。これは白色光源の照明光に赤色成分が不足しているからであり、赤色成分の不足によりモノの見え方が良好でなくなるのである。
照明器具の照明光によるモノの見え方を評価する指標の一つとして、目立ち指数FCIというものがある(非特許文献1)。この目立ち指数FCIが高ければ、照明対象を色鮮やかに演色し空間を明るく感じさせる照明光であるとの評価を受ける。
しかしながら、目立ち指数FCIの高い照明光を得ることは容易ではなく、特に、青色光と黄色光との混色により白色光を得るタイプの白色光源を用いた照明器具の照明光は目立ち指数FCIが低くなる傾向にある。これは白色光源の照明光に赤色成分が不足しているからであり、赤色成分の不足により目立ち指数FCIが低くなるのである。
以下、本発明の一態様に係る照明器具、照明装置および発光モジュールについて、図面を参照しながら説明する。なお、各図面における部材の縮尺は実際のものとは異なる。
図3は、本発明の一態様に係る照明器具を示す断面図である。図3に示すように、本発明の一態様に係る照明器具1は、例えば、天井2に埋め込むようにして取り付けられるダウンライトであって、器具3、回路ユニット4、調光ユニット5、および、照明装置6を備える。
調光ユニット5は、ユーザーが照明装置6の照明光の輝度を調整するためのものであって、回路ユニット4と電気的に接続されており、ユーザーの操作を受けて調光信号を回路ユニット4に出力する。
図4は、本発明の一態様に係る照明装置を示す斜視図である。図5は、本発明の一態様に係る照明装置を示す分解斜視図である。図4および図5に示すように、照明装置6は、例えば、発光モジュール10、ベース20、ホルダ30、化粧カバー40、カバー50、カバー押え部材60、および、配線部材70等を備えるランプユニットである。
図6は、本発明の一態様に係る発光モジュールを示す図であって、(a)は平面図、(b)は右側面図、(c)は正面図である。図6に示すように、発光モジュール10は、基板11、複数の白色用発光素子12、複数の波長変換部材13、複数の赤色発光素子14a〜14d、複数の封止部材15a〜15d、複数の端子部16a〜16b,17a〜17e、および、複数の配線18,19a〜19dを備える。
各白色用発光素子12は、例えば、ピーク波長が450nm以上470nm以下の青色光を出射する青色発光素子である。また、各白色用発光素子12は、例えば、LEDであって、基板11の上面11aにCOB(Chip on Board)技術を用いてフェイスアップ実装されている。なお、本発明に係る白色用発光素子は、ピーク波長が450nm以上470nm以下の青色光を出射する青色発光素子に限定されず、それ以外の波長の青色光を出射する青色発光素子であっても良いし、紫外光を出射する発光素子であっても良い。また、本発明に係る白色用発光素子は、例えば、LD(レーザダイオード)や、EL素子(エレクトリックルミネッセンス素子)であっても良い。
図7に示すように、白色光源Wは、例えば5列5行でマトリクス状に配置されている。一方、赤色光源R1〜R4は、例えば24個がマトリクス状、且つ、白色光源Wに対して千鳥状に配置されている。赤色光源R1〜R4は、各種類6個ずつ存在し、同じ種類の赤色光源R1〜R4が隣り合わないように配置されている。
図5に戻って、ベース20は、例えば、アルミダイキャスト製の円板状であって、上面側の中央に搭載部21を有し、当該搭載部21に発光モジュール10が搭載されている。また、ベース20の上面側には、搭載部21を挟んだ両側に、ホルダ30固定用の組立ねじ35を螺合するためのねじ孔22が設けられている。ベース20の周部には、挿通孔23、ボス孔24および切欠部25が設けられている。それら挿通孔23、ボス孔24および切欠部25の役割については後述する。
ホルダ30は、例えば、有底円筒状であって、円板状の押え板部31と、当該押え板部31の周縁からベース20側に延設された円筒状の周壁部32とを有する。押え板部31で発光モジュール10を搭載部21に押えつけることによって、発光モジュール10はベース20に固定されている。
化粧カバー40は、例えば、白色不透明の樹脂等の非透光性材料からなる円環状であって、ホルダ30とカバー50との間に配置されており、開口部34から露出したリード線71や組立ねじ35等を覆い隠している。化粧カバー40の中央には、各光源W,R1〜R4を露出させるための窓孔41が形成されている。
カバー50は、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ガラス等の透光性材料により形成されており、各光源W,R1〜R4から出射された光はカバー50を透過して照明装置6の外部へ取り出される。当該カバー50は、各光源W,R1〜R4を覆うドーム状であってレンズ機能を有する本体部51と、当該本体部51の周縁部から外方へ延設された外鍔部52とを有し、当該外鍔部52がベース20に固定されている。
カバー押え部材60は、例えば、アルミニウム等の金属や白色不透明の樹脂のような非透光性材料からなり、カバー50の本体部51から出射される光を妨げないように円環板状になっている。カバー50の外鍔部52は、カバー押え部材60とベース20とで挟持され固定されている。
(配線部材)
配線部材70は、発光モジュール10と電気的に接続された一組のリード線71を有し、それらリード線71の発光モジュール10に接続された側とは反対側の端部にはコネクタ72が取り付けられている。発光モジュール10に接続された配線部材70のリード線71は、ベース20の切欠部25を介して照明装置6の外部へ導出される。
(回路構成)
図8に示すように、回路ユニット4は、点灯回路部4c、調光比検出回路部4d、および、制御回路部4eを含む点灯回路をユニット化したものであって、外部の商用交流電源(不図示)と電気的に接続されており、商用交流電源から入力される電流を発光モジュール10に供給する。そして、光源W,R1〜R4を種類ごとに、すなわち白色光源W、第1の赤色光源R1、第2の赤色光源R2、第3の赤色光源R3、第4の赤色光源R4を別々に点灯制御する。
図9は、電流量決定処理の動作を説明したフローチャートである。図9に示す、本実施の形態に係る電流量決定処理は、照明器具1の点灯中において、調光比検出回路部4dから制御回路部4eに調光比の情報が出力されると実行される。なお、電流量決定処理は、照明器具1の点灯中において常時或いは随時或いは定期的に行う構成であっても良い。
赤色総和値Toが閾値Thを超える場合(ステップS3で「NO」)、制御回路部4eは、赤色総和値Toと閾値Thとの差D1を算出する(ステップS5)。さらに、制御回路部4eは、差D1が閾値Th以下か否かを判定する(ステップS6)。
差D2が閾値Th以下の場合(ステップS9で「YES」)、制御回路部4eは、第1〜第2赤色総和値をそれぞれ閾値Thに決定する(ステップS10)。第1〜第2赤色総和値をそれぞれ閾値Thにする場合、各第1〜第2の赤色発光素子14a〜14bに流れる電流量は、閾値Thの6分の1である。また、制御回路部4eは、各第3の赤色発光素子14cに流す電流量の総和値である第3赤色総和値を差D2に決定する(ステップS10)。第3赤色総和値を差D2にした場合、各第3の赤色発光素子14cに流れる電流量は、差D2の6分の1である。また、第4の赤色発光素子14dに流す電流量は「0」を決定する(ステップS10)。すなわち、第4の赤色発光素子14dを点灯させない。
さらに、本実施の形態では、閾値Thの電流を流す赤色発光素子以外の赤色発光素子の一つに、前記除算にて整数の商を得た余りと等しい電流量の電流が流れる。具体的には、閾値Thの1倍を超え2倍未満の場合は、第2の赤色発光素子14bに差D1の電流が流れる。閾値Thの2倍を超え3倍未満の場合は、第3の赤色発光素子14cに差D2の電流が流れる。閾値Thの3倍を超え4倍未満の場合は、第3の赤色発光素子14dに差D3の電流が流れる。そして、赤色総和値Toが、閾値Thの1倍を超え2倍未満の場合、閾値Thの2倍を超え3倍未満の場合、閾値Thの3倍を超え4倍未満の場合のいずれにおいても、図10のグラフに示す実施例1のように、全体赤色光のピーク波長はλ2付近の波長領域に収束する。
以下に、本発明に係る照明器具、照明装置および発光モジュールの変形例について説明する。
(電流量決定処理)
本発明に係る電流量決定処理は、複数の赤色発光素子全体の光出力が白色光源の光出力に応じた強度となるよう、前記複数の赤色発光素子の点灯個数を制御すれば良い。すなわち、複数の赤色発光素子を全点灯させる場合を除いて、複数の赤色発光素子のいずれかが点灯していないような制御を行うものであれば良く、少なくとも、複数の赤色発光素子を全て点灯させる場合と、一部を点灯させない場合の2通りがあれば良い。このような構成であれば、点灯させない赤色発光素子のぶんの光出力を、点灯させる赤色発光素子で補うことになるため、点灯させる赤色発光素子の光出力が増加するぶんだけ赤色発光素子の波長ピークが長波長側にシフトし、全体赤色光の波長ピークも長波長側の波長領域に収束する。したがって、安定した目立ち指数FCIを得やすくなる。
上記実施の形態に係る電流量決定処理では、赤色総和値Toが閾値Thを超えた場合は、赤色総和値Toの大きさに応じて、第1の赤色発光素子以外の赤色発光素子の点灯個数を適宜変更した。しかしながら、図11に示す電流量決定処理では、第1の赤色発光素子以外の赤色発光素子の点灯個数は、赤色総和値Toが閾値Thを超えた場合は常に同じである。
本発明に係る発光モジュールは、上記実施形態に係る発光モジュール10に限定されない。以下に本発明に係る発光モジュールの変形例を、特に光源の数や形状や配置のバリエーションについて説明する。なお、既に説明した部材と同じ部材が使用されている場合は、その部材と同じ符号を付して説明を簡略若しくは省略している。
図13は、変形例1に係る発光モジュールを示す図であって、(a)は平面図、(b)は右側面図、(c)は正面図である。例えば、図13に示す変形例1に係る発光モジュール110では、第1〜第4の赤色光源R1〜R4がそれぞれ白色光源Wと同じ個数存在する。そして、各光源W,R1〜R4を1つずつ計5個を1組として、それが21組マトリクス状に配置されている。このように、各種類の赤色光源R1〜R4の個数を増やすことで、赤色光の輝度むらを低減させることができる。
図14は、変形例2に係る発光モジュールを示す図であって、(a)は平面図、(b)は右側面図、(c)は正面図である。例えば、図14に示す変形例2に係る発光モジュール210では、赤色光源R1〜R3の種類が3種類である。そして、1個の白色光源Wと3個の赤色光源R1〜R3の計4個を1組として、それが19組マトリクス状に配置されている。このように、赤色光源R1〜R3の種類を減らすことで、赤色光源R1〜R3全体の個数を減らすことができる。
図15は、変形例3に係る発光モジュールを示す図であって、(a)は平面図、(b)は右側面図、(c)は正面図である。例えば、図15に示す変形例3に係る発光モジュール310では、赤色光源R1〜R2の種類が2種類である。そして、1個の白色光源Wと2個の赤色光源R1〜R2の計3個を1組として、それが19組マトリクス状に配置されている。このように、赤色光源R1〜R2の種類をさらに減らすことで、赤色光源R1〜R3全体の個数をさらに減らすことができる。
なお、赤色光源R1〜R2が2種類の場合は、図9に示す電流量決定処理において、ステップS5の後はステップS7が実行され、ステップS6は省略される。また、ステップS4およびステップS7において、第3〜第4の赤色光源R3〜R4に関する決定は行わない。
図16は、変形例4に係る発光モジュールを示す図であって、(a)は平面図、(b)は右側面図、(c)は正面図である。例えば、図16に示す変形例4に係る発光モジュール410では、各白色光源Wおよび各赤色光源Rの形状が、ブロック状の一種である直方体であり、それらがマトリックス状に並べて配置されている。そして、白色光源Wと赤色光源Rとは、同じ色の光源同士が隣り合わないように千鳥状に配置されている。
図19は、変形例7に係る発光モジュールを示す図であって、(a)は平面図、(b)は右側面図、(c)は正面図である。図19に示す変形例7に係る発光モジュール710では、円形板状の基板711の上面711aに、SMD(Surface Mount Device)型の光源W,R1〜R4が配置されている。各光源W,R1〜R4は、基板711の上方から見た平面視において略正方形のドット状である。白色光源Wは、1つの白色用発光素子712と、その白色用発光素子712を封止する波長変換部材713とで構成されている。赤色光源R1〜R4は、1つの赤色発光素子714a〜714dと、その赤色発光素子714a〜714dを封止する封止部材715a〜715dとで構成されている。白色光源Wと赤色光源R1〜R4とは、隣り合わないように千鳥状に配置されている。これにより、白色光と赤色光とが均一に混ざり易く、色むらが低減される。
(照明装置)
本発明に係る照明装置は、上記実施形態に係る照明装置6に限定されない。
筐体801は、両端部に開口を有する長尺筒状であって、白色光源W、赤色光源Rおよび基台802が収容されている。筐体801の材質は特に限定されるものではないが、透光性材料であることが好ましく、透光性材料としては、例えばプラスチックのような樹脂やガラス等が挙げられる。なお、筐体801の横断面形状は特に限定されず、円環状であっても良いし、多角形の環状であっても良い。
白色光源Wおよび赤色光源Rは、1つずつ存在し、それぞれが基台802の長手方向に沿った長尺状であり、間隔を空けながら並行に並べて配置されている。白色光源Wは、基台802の長手方向に沿って直線状に1列に配置された複数の白色用発光素子812と、それら白色用発光素子812を封止する長尺状の波長変換部材813とで構成される。赤色光源Rは、基台802の長手方向に沿って直線状に1列に配置された複数の赤色発光素子814a〜814dと、それら赤色発光素子814a〜814dを封止する長尺状の封止部材815とで構成される。白色光源Wおよび赤色光源Rは、変形例4〜6に係る白色光源Wおよび赤色光源Rと同様の機能を有する。照明装置800は、上記実施の形態と同様の電流量決定処理を行うことで、点灯状況に左右されず安定した目立ち指数FCIの照明光を発することができる。
図21は、変形例9に係る照明装置を示す図である。図21に示すように、照明装置900は、変形例8と同様の筐体801、基台802および一対の口金803,804とを備え、基台802には、複数の白色光源Wおよび赤色光源R1〜R4が搭載されている。
発光モジュール10は、上記実施の形態に係る発光モジュール10と同じものであって、図6に示すように、基板11、複数の白色用発光素子12、複数の波長変換部材13、複数の赤色発光素子14a〜14d、複数の封止部材15a〜15dを備える。白色用発光素子12および波長変換部材13で白色光源Wが構成されており、赤色発光素子14a〜14dおよび封止部材15a〜15dで赤色光源R1〜R4が構成されている。
筐体1070は、例えば円筒状であって、一方の開口側に発光モジュール10が配置され、他方の開口側に口金1050が配置されている。当該筐体1070は、発光モジュール10からの熱を放散させる放熱部材(ヒートシンク)として機能させるために、熱伝導性の良い材料、例えばアルミニウムを基材として形成されている。
本発明に係る照明器具は、上記実施形態に係る照明器具1に限定されない。
例えば、上記実施の形態では、発光モジュールが照明装置の一部として照明器具に組み込まれていたが、発光モジュールは、照明装置の一部としてではなく、それ単体として照明装置を介さずに、照明器具に直接組み込まれていても良い。また、変形例8〜10に係る照明装置を備える照明器具であっても良い。
上記実施の形態では、点灯回路部4c、調光比検出回路部4d、および制御回路部4eを含む点灯回路をユニット化したもの全てが、回路ユニット4として照明装置6の外部に設けられていたが、回路ユニットは、その全てまたは一部が照明装置の一部として照明装置に内蔵されていても良い。すなわち、点灯回路部、調光比検出回路部、および制御回路部の全てが照明装置に内蔵されていても良いし、それら3つの部のうちの1つまたは2つの部だけが照明装置に内蔵されていても良い。また、回路ユニットは、その全てまたは一部が発光モジュールの一部であっても良く、例えば発光モジュールの基板上に作り込まれていても良い。すなわち、点灯回路部、調光比検出回路部、および制御回路部の全てが発光モジュールの一部であっても良いし、それら3つの部のうちの1つまたは2つの部だけが発光モジュールの一部であっても良い。
以上、本発明の構成を、上記実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態およびその変形例に限られない。例えば、上記実施形態およびその変形例の部分的な構成を、適宜組み合わせてなる構成であっても良い。また、上記実施の形態に記載した材料、数値等は好ましいものを例示しているだけであり、それに限定されることはない。さらに、本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることは可能である。本発明は、照明用途全般に広く利用可能である。
6,800,900,1000 照明装置
4,1030 回路ユニット
10,110,210,310,410,510,610,710 発光モジュール
12,712 白色用発光素子
13,413,513,613,713 波長変換部材
14a〜14d,714a〜714d 赤色発光素子
R,R1〜R4 赤色光源
W 白色光源
Claims (10)
- 白色光源と、複数の赤色発光素子と、前記白色光源および前記各赤色発光素子の光出力をそれぞれ個別に制御可能な回路ユニットとを備えた照明器具であって、
前記回路ユニットは、前記白色光源および前記各赤色発光素子に流す電流量をそれぞれ個別に制御することによりそれらの光出力を個別に制御するものであって、
前記白色光源に流す電流量との関係から、前記各赤色発光素子に流す電流量の総和としての総和値を決定し、
前記総和値が閾値以下の場合は、前記複数の赤色発光素子のうち一の赤色発光素子のみに前記総和値の電流を流すと共に、他の前記赤色発光素子には電流を流さず、
前記総和値が前記閾値を超える場合は、前記一の赤色発光素子に前記閾値の電流を流すと共に、他の前記赤色発光素子それぞれに流す電流量の総和を、前記総和値と前記閾値との差分値と等しくする
ことを特徴とする照明器具。 - 前記回路ユニットは、前記各赤色発光素子それぞれに流す電流量を、前記閾値以下の範囲内で調整する
ことを特徴とする請求項1に記載の照明器具 - 前記回路ユニットは、前記総和値を閾値で除する除算により得られる整数の商と同じ個数の前記赤色発光素子に前記閾値の電流を流す
ことを特徴とする請求項1または2記載の照明器具。 - 前記回路ユニットは、さらに、前記閾値の電流を流す赤色発光素子以外の赤色発光素子の一つに、前記計算にて整数の商を得た余りと等しい電流量の電流を流す
ことを特徴とする請求項3記載の照明器具。 - 前記各赤色発光素子に前記閾値以下の電流を流した場合に得られる赤色光のピーク波長の変動幅は、5nm以下である
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の照明器具。 - 前記複数の赤色発光素子のそれぞれは、前記閾値以下の電流を流した場合に得られる赤色光のピーク波長が、620nm以上626nm以下である
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の照明器具。 - 前記白色光源は、白色用発光素子と、当該白色用発光素子の光を波長変換する波長変換部材とを有し、変換前の光と変換後の光との混色により得られる白色光を発する
ことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の照明器具。 - 前記白色用発光素子の光のピーク波長は、450以上470nm以下である
ことを特徴とする請求項7に記載の照明器具。 - 白色光源と、複数の赤色発光素子と、前記白色光源および前記各赤色発光素子の光出力をそれぞれ個別に制御可能な回路ユニットとを備えた照明器具であって、
前記回路ユニットは、前記複数の赤色発光素子全体の光出力が前記白色光源の光出力に応じた強度となるよう、前記複数の赤色発光素子の点灯個数を制御する
ことを特徴とする照明装置。 - 白色光源と、複数の赤色発光素子と、前記白色光源および前記各赤色発光素子の光出力をそれぞれ個別に制御可能な回路ユニットとを備えた照明器具であって、
前記回路ユニットは、前記複数の赤色発光素子全体の光出力が前記白色光源の光出力に応じた強度となるよう、前記複数の赤色発光素子の点灯個数を制御する
ことを特徴とする発光モジュール。
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