JP6403390B2 - 照明ランプの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、照明ランプ、それを用いた照明装置及びその照明ランプの製造方法に関する。
従来、「複数のLEDが実装されたLED基板401と、LEDに点灯電力を供給する電源基板402と、電源基板402を包囲する絶縁インナー403と、電源基板402及び絶縁インナー403を内部に収納する半円筒状のヒートシンク404と、外殻を形成する絶縁性の半円筒状のカバー405」を備えている直管形ランプが提案されている(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の直管形ランプでは、ヒートシンク上にLEDが実装されたLED基板を設け、LEDで発生した熱をLED基板を介してヒートシンクから逃がしている。
また、「基体部およびこの基体部の周囲に設けられた複数の放熱フィンを有し、基体部の一端側に発光モジュールが熱伝導可能に接触された基体」を有する電球形ランプが提案されている(たとえば、特許文献2参照)。特許文献2に記載の技術では、基体をアルミニウムなどの熱伝導性及び放熱性がよい金属材料などで形成したものである。また、基体部には、配線パターンが形成された基板及び基板上に設けられたLEDが搭載されている。このように、特許文献2に記載の電球形ランプにおいても、ヒートシンクとして機能する基部にLED基板を設け、LEDで発生した熱をLED基板を介して基部の放熱フィンから逃がしている。
特開2013−196926号公報(たとえば、図4参照) 特開2011−70972号公報(たとえば、請求項1及び段落[0013]参照)
特許文献1、2に記載の技術は、LEDとヒートシンクとの間にLED基板が設けられている。すなわち、LEDの熱はLED基板を介してヒートシンクに伝達されるので、LED基板が設けられている分、放熱性能が低減してしまうという課題がある。
また、特許文献1、2に記載の技術は、LED基板が設けられている分、ランプを構成する部品点数が増えており、ランプの組み立て作業工数が増えてしまうという課題がある。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、放熱性能を向上させること、及び部品点数を低減することを実現する照明ランプ、照明装置及び照明ランプの製造方法を提供することを目的としている。
本発明に係る照明ランプは、放熱部と、放熱部に敷設される絶縁膜部と、絶縁膜部上に形成される電極パッド及び配線パターンを有する導電膜部と、発光素子を有し、導電膜部の電極パッド上に実装された素子パッケージと、を備え、絶縁膜部は、レジストで構成されているものである。
本発明に係る照明ランプによれば、上記構成を有しているため、放熱性能を向上させること、及び部品点数を低減することができる。
本発明の実施の形態1に係る照明ランプを示す斜視図である。 本発明の実施の形態1に係る照明ランプを示す図1のA−A断面図である。 本発明の実施の形態1に係る照明ランプの発光ユニットの断面図である。 本発明の実施の形態1に係る照明ランプの製造に利用される一体型治具の説明図である。 本発明の実施の形態に係る照明ランプ1の製造に利用される第1の治具、第2の治具及び第3の治具の斜視図である。 本発明の実施の形態1に係る照明ランプの製造に利用される第1の治具、第2の治具及び第3の治具の断面図であって、第2の治具32からヒートシンク4Dが離れている状態の断面図である。 本発明の実施の形態1に係る照明ランプ1の製造に利用される第1の治具31、第2の治具32及び第3の治具33の断面図であって、第2の治具32にヒートシンク4Dを押しつけた状態の断面図である。 第1の治具、第2の治具及び第3の治具を利用して照明ランプ1を製造するときのフローチャートである。 本発明の実施の形態2に係る照明ランプの製造に利用される第2の治具である。 本発明の実施の形態3に係る照明ランプの製造に利用される第1の治具である。 本発明の実施の形態4に係る照明ランプである。 図11に示す照明ランプのグローブなどを取り外した状態における説明図である。 本発明の実施の形態5に係る照明ランプである。 本発明の実施の形態1〜3に係る照明ランプを備えた照明装置である。 本発明の実施の形態4で説明した照明ランプを備えた照明装置である。 本発明の実施の形態5で説明した照明ランプを備えた照明装置である。 本発明の実施の形態1〜3に係る照明ランプが備えたヒートシンクとは異なるヒートシンクの説明図である。
以下、本発明に係る照明ランプの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
実施の形態1.
図1は、本実施の形態1に係る照明ランプ1を示す斜視図である。図2は、実施の形態1に係る照明ランプ1を示す図1のA−A断面図である。図3は、実施の形態1に係る照明ランプ1の発光ユニット4の断面図である。これらの図1〜図3に基づいて、照明ランプ1について説明する。
本実施の形態1に係る照明ランプ1は、放熱性能を向上させること、及び部品点数を低減することができる改良が加えられたものである。
[構成説明]
照明ランプ1は、たとえば円筒状の外郭であるカバー2と、カバー2の一端側に取り付けられた給電口金3Aと、カバー2の他端側に取り付けられたアース口金3Bと、カバー2に収納され、複数のLEDパッケージ4Aが実装された絶縁膜部4Bを有する発光ユニット4とを備えているものである。
(カバー2)
カバー2は、図1に示すカバー2の中心軸Oと平行な方向に延びるように形成された筒状部材である。カバー2は、その内部に発光ユニット4を収納している。カバー2は、透光性を有するものであり、たとえば樹脂材料を押出成形することで得られるものである。カバー2を構成する樹脂材料としては、たとえば、ポリカーボネート(PC)、アクリルなどを使用するとよい。
カバー2は、照明ランプ1の設計仕様に応じて拡散、反射、演色などの光学的な機能をもたせてもよい。たとえば、カバー2は、光を拡散透過する乳白色管となるように、拡散材を混ぜ込んだポリカーボネートで構成するとよい。なお、カバー2を構成する材料としては、樹脂材料に限定されるものではなく、たとえば、ガラス材を採用してもよいし、樹脂、ガラスなどが混在したハイブリットタイプの材料などを採用してもよい。また、カバー2の少なくとも一部に光が出射する領域があればよいため、たとえば、カバー2は、照明ランプ1の光の出射側の材料を透光樹脂で構成し、光の出光側とは反対側の材料を白色高反射樹脂で構成してもよい。また、本実施の形態では、カバー2が円筒状であるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、角筒状のような他の形状の管であってもよい。さらに、カバー2は、筒状の形状に限定されるものではない。つまり、カバー2が光の出射側のみに配置されるように形成され、光の出射側と反対側の外郭部についてはヒートシンク(後述する)で構成してもよい。
(給電口金3A及びアース口金3B)
給電口金3Aは、カバー2の一端側の開口部を閉じるように取り付けられるものである。給電口金3Aは、導電性を有する給電端子3A1と、給電端子3A1が埋め込まれている給電口金筐体3A2とを備えている。給電端子3A1と給電口金筐体3A2は、たとえばインサート成形などで一体的に形成される。給電口金3Aとしては、たとえば、GX16タイプの口金を用いることができる。
アース口金3Bは、カバー2の他端側の開口部を閉じるように取り付けられているものである。アース口金3Bは、導電性を有するアース端子3B1と、アース端子3B1が埋め込まれるアース口金筐体3B2とを備えている。アース端子3B1とアース口金筐体3B2とは、たとえばインサート成形などで一体的に形成される。アース口金3Bとしては、たとえば、GX16タイプの口金を用いることができる。
なお、給電口金3A及びアース口金3Bは、たとえばG13タイプなど、他の種類の口金を用いてもよい。また、給電端子3A1及びアース口金3Bは、たとえば導電性を有する金属で構成され、給電口金筐体3A2及びアース口金筐体3B2は、たとえば電気絶縁性(以降、単に絶縁性という)を有する樹脂材料で構成される。さらに、照明ランプ1は、たとえば器具一体型照明ランプのように、口金を設けないものであってもよい。すなわち、照明ランプ1は、コネクタ、リード線などを電源基板若しくは直接交流電源につないだ態様であってもよい。
(発光ユニット4)
発光ユニット4は、複数のLEDパッケージ4Aと、複数のLEDパッケージ4Aが実装される絶縁膜部4Bと、絶縁膜部4B上に形成される配線パターン及び電極パッドなどに対応する導電膜部4Cと、絶縁膜部4Bが敷設されるヒートシンク4Dとを備えているものである。
LEDパッケージ4Aは、絶縁膜部4Bに形成された電極パッド上にはんだなどで固定される素子パッケージである。複数のLEDパッケージ4Aは、ヒートシンク4Dの長手方向に並ぶように配置されているものである。本実施の形態では、LEDパッケージ4Aは、ヒートシンク4Dの長手方向に平行な直線状であって1列に配置されている場合を例に示しているが、これに限定されるものではなく、2列に配置してもよいし、ちどり状に配置してもよい。LEDパッケージ4Aと絶縁膜部4Bの表面に形成された導電膜部4Cとが電気的に接続されることで、照明ランプ1の光源回路が形成される。
LEDパッケージ4Aは、たとえば、440〜480nm程度の青色光を発するLEDチップ4A1上に、青色光を黄色光に波長変換する蛍光体4A2を配し、パッケージ化したもので構成するとよい。このように構成されたLEDパッケージ4Aは、擬似白色の光を照射することができる。LEDパッケージ4Aには、絶縁膜部4Bに形成された電極パッド上に配置されるリード線4A3が設けられている。このリード線4A3と絶縁膜部4Bに形成された電極パッドとは、たとえば、はんだなどで接続される。
なお、LEDパッケージ4Aを用いる代わりに、チップオンボード(COB)などのように、LEDチップ4A1を直接、絶縁膜部4Bに実装し、リード線4A3と電極パッドとを接続してもよい。LEDパッケージ4Aの個数、配置、種類は、照明ランプ1の用途などに応じて適宜変更するとよい。また、LEDパッケージ4Aに代えて、レーザーダイオード(LD)、有機ELなどのデバイスなど(発光素子)を採用してもよい。たとえば、有機ELなどを採用する場合には、複数の発光素子をヒートシンク4Dに実装せずとも、1つの長尺な発光素子をヒートシンク4Dに実装することで同様の範囲に光りを照射することができるため、その分、照明ランプ1の製造における組立作業の工数を低減することができる。
絶縁膜部4Bは、ヒートシンク4Dの敷設面4D1上(LEDパッケージ4Aを実装する実装面上)に敷設されているものである。絶縁膜部4Bは、たとえば絶縁性を有するシートで構成することができる。絶縁膜部4Bをシートで構成する場合には、たとえば、ポリイミドシートなどを採用するとよい。なお、絶縁膜部4Bをシートで構成する場合においては、たとえば、ヒートシンク4D側の面に予め接着剤が塗布されたシートを採用するとよい。これにより、絶縁膜部4Bとヒートシンク4Dとを貼り合わせることで両者を固定することができ、製造における作業負担の増大を抑制することができる。
従来のように、ヒートシンク4D上に基板を設置する態様の照明ランプでは、ネジなどの固定手段を用いている場合があるが、本照明ランプ1では、そのネジの分のコストを抑制することができる。すなわち、照明ランプ1では、絶縁膜部4Bとヒートシンク4Dとを貼り付ける作業で両者を固定することができ、ネジ止めなどの作業が不要であるので、製造における作業効率を向上することができる。また、照明ランプ1の絶縁膜部4Bとヒートシンク4Dとを貼り付ける方法として、シリコーン樹脂などの接着剤(以下、シリコーン接着剤とも称する)、リベット、粘着テープを用いることができる。
また、ネジなどの固定手段を用いる場合には、基板とヒートシンクとの間に隙間ができて密着性を確保できずにLEDパッケージ4Aの放熱が不充分になっていた。その隙間を埋めて密着性を確保するためにシリコーン接着剤を用いる必要があった。このため、シリコーン接着剤を塗布したり、ヒートシンク4D上に基板を設置した後にシリコーン接着剤を乾燥固化させたりする工程が別途発生してしまい、組立作業の工数が増加するとともに、シリコーン接着剤の分の製造コストが増加してしまっていた。照明ランプ1では、1mm程度の厚みを有する基板と比較すると薄い膜で構成された絶縁膜部4Bを有しているものであるので、絶縁膜部4Bとヒートシンク4Dとの密着性を確保しやすく、別途シリコーン接着剤を用いて絶縁膜部4Bとヒートシンク4Dとの間の隙間を埋めるような工程を入れる必要がなくなっている。
絶縁膜部4Bは、レジストで構成してもよい。たとえば、ヒートシンク4D上に予め設定された膜厚のレジストを塗布し、その塗布したレジストを焼結させて固化させたり、UV感光させて固化させたりすることで、絶縁性を有する膜として機能させることができる。なお、レジストとしては、有機材料のものを採用してもよいし、たとえばセラミックインクのような無機材料を採用してもよい。
絶縁膜部4Bは、ホットメルトを用いてヒートシンク4D上に形成してもよい。すなわち、加熱して液状にした樹脂などをヒートシンク4D上に流す。そして、樹脂などが冷えることで、絶縁膜部4Bとして、ヒートシンク4D上に樹脂などを固着させることができる。
絶縁膜部4Bの膜厚は、たとえば、5〜50μm程度とすることで、照明ランプ1の配線間の絶縁性及び配線とヒートシンク4Dとの絶縁性などを確保することができる。この絶縁膜部4Bの膜厚については、絶縁膜部4Bを構成する材料などに応じて適宜設定すればよい。
また、絶縁膜部4Bは、後述するヒートシンク4Dの敷設面4D1の全面に広がるように設けられていてもよいし、部分的に設けられていてもよい。たとえば、導電膜部4Cが形成されない箇所については、絶縁膜部4Bを敷設しないようにしてもよい。
導電膜部4Cは、LEDパッケージ4Aが実装される電極パッド、LEDパッケージ4Aに電力を供給するのに利用される配線パターンなどに対応するものである。導電膜部4Cは、絶縁膜部4B上に形成されるものであり、配線パターンなどの導電膜部4Cとヒートシンク4Dとは電気的に絶縁されている。導電膜部4Cは、たとえばフォトリソグラフィなどの方法を用いて形成される。なお、導電膜部4Cは、電気抵抗の小さい金属、たとえば銅又はアルミニウムを含む金属などで構成される。また、金属粒子を拡散させた液体を絶縁膜部4Bに射出し、その液体が射出された絶縁膜部4Bを焼結させることで導電膜部4Cを形成してもよい。なお、このように金属を焼結させる場合において、金属粒子を拡散させた液体としては、たとえば銅ペーストなどを採用するとよい。さらに、導電膜部4Cを形成する手段としては、アディディブ法を採用することもできる。
絶縁膜部4B及び導電膜部4C上には、白色のレジスト(図示せず)が塗布される。すなわち、絶縁膜部4B及び導電膜部4C上には、白色のレジスト膜部(図示せず)が形成される。この白色のレジスト膜部は、導電膜部4Cの配線パターンなどといった銅膜の保護をしたり、導電膜部4Cの配線間の絶縁性を向上させる機能を有する。また、白色のレジスト膜部は、LEDから照射されて、絶縁膜部4B及び導電膜部4Cに到達した光を全反射させる機能も有している。すなわち、照明ランプ1の光の利用率を向上させる機能を有している。なお、このレジスト膜部は、白色に限定されるものではなく、たとえばLEDパッケージ4Aの発光色などに応じて適宜設定してよい。
ヒートシンク4Dは、本発明の放熱部に対応する構成である。ヒートシンク4Dは、LEDパッケージ4Aから発生する動作熱などを、絶縁膜部4Bを介してカバー2に伝達して、カバー2の外部に放散するように熱の伝達経路を構成している要素である。ヒートシンク4Dは、カバー2の長手方向と平行な方向に延びるように形成されており、カバー2、給電口金3A及びアース口金3Bで形成される空間内に収容されているものである。ヒートシンク4Dは、たとえば、カバー2の内側面に沿うように設けられる円弧状の面を有しているものである。また、ヒートシンク4Dには、絶縁膜部4Bが敷設される敷設面4D1が形成されている。さらに、ヒートシンク4Dは、中心軸Oと平行な方向に伸びる中空構造を有しており、LEDパッケージ4Aの動作熱の放熱性の向上が図られている。
ヒートシンク4Dは、カバー2の内側面に沿う円弧状に形成された面に接着剤を有する接着膜4D2が形成されている。接着膜4D2の作用により、ヒートシンク4Dがカバー2に、安定に接着固定される。また、ヒートシンク4Dとカバー2との間にたとえばクッション部材を設けて両者を接着固定せず、ヒートシンク4Dをカバー2の内部に保持してもよい。なお、カバー2がガラス管の場合には、接着膜4D2は必要であるが、PC管(ポリカーボネート管)は接着膜4D2を設けなくてもよい。ヒートシンク4Dは、カバー2の光の出射側とは反対側の内側面と、円弧状に形成された面とが接着膜4D2を介して接触している。このように、ヒートシンク4Dは、カバー2の光の出射側とは反対側の内側面に接触するように設けられており、その分、発光ユニット4がカバー2の光の出射側とは反対側に寄せて配置される。このため、LEDパッケージ4Aから出射される光が有するつぶつぶ感を抑制することができる。すなわち、照明ランプ1から出射される光の均一性を確保できる。なお、接着膜4D2を構成する材料は特に限定されるものではないが、たとえば、シリコーンなどを採用するとよい。
なお、ヒートシンク4Dの形状は、図1〜図3に示す中空構造を有するものを一例として説明したが、それに限定されるものではなく、図17に示すような形状であってもよい。すなわち、図17(a)に示すように、敷設面4D1側の両端部から敷設面4D1の形成面とは反対側に延出する延出部70を有する形状であってもよい。なお、この延出部70は、断面円弧状である。また、図17(b)に示すように、図17(a)に加えて突出部71が形成されたものであってもよい。
図17(c)に示すように、敷設面4D1の反対側の面に複数の突出部72が形成されるとともに、敷設面4D1の両端部から側方に延出する延出部73が形成された形状であってもよい。また、図17(d)に示すように、複数の中空構造74が形成されるとともに、敷設面4D1の反対側の中央部が凹むように形成された凹状部75が形成された形状であってもよい。さらに、図17(e)に示すように、敷設面4D1の下側に中空構造76が形成された形状であってもよい。
ヒートシンク4Dは、照明ランプ1を長尺方向に支える剛性を有しており、線膨張係数が小さいことが好ましい。カバー2がガラス管の場合には、カバー2とヒートシンク4Dの線膨張係数が近いほどよい。ヒートシンク4Dは、たとえば金属材料を押出成形して得られるものである。なお、押出成形に限定されるものではなく、その他の方法でヒートシンク4Dを得てもよい。ヒートシンク4Dの金属材料としては、たとえばアルミニウム、鉄などの熱伝導性が良好なものとを採用するとよい。なお、ヒートシンク4Dの材料は、金属材料に限定されるものではなく、たとえば、セラミック、熱伝導性のフィラーなどを混ぜ込んだ高熱伝導樹脂を採用してもよい。
[照明ランプ1の製造方法について]
図4は、実施の形態1に係る照明ランプ1の製造に利用される一体型治具30の説明図である。この図4では、LEDパッケージ4Aを絶縁膜部4B(導電膜部4Cの電極パッド)上に実装している様子を示している。照明ランプ1の製造方法では、ヒートシンク4Dの敷設面4D1上に絶縁膜部4Bを形成し、絶縁膜部4B上に導電膜部4Cを形成し、導電膜部4C上に素子パッケージを実装する工程を有している。図4に示すように、複数のヒートシンク4Dを載置することができる凹部が形成された一体型治具30を用いることで、この製造工程を高効率に実施することができる。
なお、後段で説明する図8のフローチャートで示す製造方法は、この図4に示す一体型治具30を使用しても適用することができる。
(一体型治具30を利用した製造方法)
ここでは、絶縁膜部4Bとして感光用レジストを用い、電極パッド及び配線の形成手段としてフォトリソグラフィを用いる場合を一例に説明する。
一体型治具30に複数のヒートシンク4Dを設置する。一体型治具30に設置された複数のヒートシンク4Dに絶縁膜部4Bとしてのレジストを塗布する。レジストを塗布した後に、UV感光してレジストを固化させて絶縁膜部4Bを形成する。その後、エッチング、ディッピング、アディディブなどの技術を用いて電極パッド及び配線を形成する。その後、図4に示すように、LEDパッケージ4Aを電極パッド上に実装する。なお、この電極パッドへの実装は、たとえばリフロー炉などを用いるとよい。ここで、図示は省略しているが、複数のヒートシンク4Dに絶縁膜部4Bとしてのレジストを塗布する際なども、図4に示す例と同様に一体型治具30に複数のヒートシンク4Dを載置して実施する。
ここで、図4に示す一体型治具30を用いるのは、複数のヒートシンク4Dの高さ寸法のずれが、予め設定された値より小さいときに有効である。すなわち、図4に示す複数のヒートシンク4Dのうちの絶縁膜部4Bが敷設される敷設面4D1の高さ位置のずれが、予め設定された値より小さくなっていないと、レジストを塗布したときの膜厚がヒートシンク4Dごとに異なってきてしまう可能性がある。また、UV感光時における条件もヒートシンク4Dごとに変わってしまい、配線を予め設定したパターンに形成できないものが出てくるなどの製造上の不具合が生じる可能性がある。そこで、複数のヒートシンク4D間における高さ寸法のずれが、予め設定された値以上となることが想定されるときなどには、次に説明するヒートシンク4Dごとに高さ位置の調整ができる第1の治具31及び第2の治具32を用いるとよい。
(第1の治具31、第2の治具32及び第3の治具33を利用した製造方法)
図5は、本実施の形態に係る照明ランプ1の製造に利用される第1の治具31、第2の治具32及び第3の治具33の斜視図である。図6は、本実施の形態1に係る照明ランプの製造に利用される第1の治具31、第2の治具32及び第3の治具33の断面図であって、第2の治具32からヒートシンク4Dが離れている状態の断面図である。図7は、本実施の形態1に係る照明ランプ1の製造に利用される第1の治具31、第2の治具32及び第3の治具33の断面図であって、第2の治具32にヒートシンク4Dを押しつけた状態の断面図である。図8は、第1の治具31、第2の治具32及び第3の治具33を利用して照明ランプ1を製造するときのフローチャートである。図5〜図8を参照して、第1の治具31、第2の治具32及び第3の治具33を用いた照明ランプ1の製造方法について説明する。
図5〜図7に示すように、第1の治具31は、複数のヒートシンク4Dの下面側を支持するものである。具体的には、第1の治具31は、分割型のものであって各ヒートシンク4Dを設置することができるものであり、各々が上下に移動自在となっているものである。第2の治具32は、第1の治具31の上側に配置されているものであり各ヒートシンク4Dの敷設面4D1が突き当てられるものである。第2の治具32は、ヒートシンク4Dの一端側及び他端側にそれぞれ設けられている。なお、第2の治具32は、上下には動かないように固定されている。なお、第2の治具32は、後に説明する印刷法のレジスト塗布の工程において、スクリーンに直接突き当てる場合には、使用することを省略することができる。第3の治具33は、たとえばバネ力、空気圧などによる力によって第1の治具31の下面を押し上げるものである。図5〜図7では、一例としてバネ力を利用した第3の治具33を示している。
図8に示すように、第1の治具31及び第2の治具32を用いた照明ランプ1の製造方法では、回路形成工程及び実装工程を有している。これらの工程について順番に説明する。
まず、回路形成工程について説明する。回路形成工程は、絶縁膜部4Bを形成する工程、導電膜部4Cを形成する工程及びレジスト膜部を形成する工程を有している。回路形成工程は、たとえば印刷法を用いて行われる。次に、印刷法を用い、絶縁膜部4Bとしてレジストを採用した回路形成工程の一例について説明する。
回路形成工程では、まず、絶縁膜部4Bを形成する。レジストをヒートシンク4Dに塗布し、その後、露光などによって固化させて絶縁膜部4Bを形成する。ここで、レジストを塗布する際には、ヒートシンク4Dの敷設面4D1を、ヒートシンク4Dの上側に配設されたスクリーン(図示省略)に押し当てる。すなわち、第1の治具31に各ヒートシンク4Dを配置し、第3の治具33の力を利用してスクリーンに押し当て、その状態でレジストを塗布することができる。
レジスト塗布では、第1の治具31及び第3の治具33を利用することができる。
露光する際には、レジストを塗布するのと同様に、第1の治具31に各ヒートシンク4Dを配置する。これが、図6に示す状態である。ここで、図6の状態では、紙面の左側から1番目、3番目及び4番目のヒートシンク4Dと、紙面の左側から2番目及び5番目のヒートシンク4Dの高さ方向の寸法が大きくなっている。すなわち、紙面の左側から1番目、3番目及び4番目のヒートシンク4Dの敷設面4D1の高さ位置は、L1で示す位置であるが、紙面の左側から2番目及び5番目のヒートシンク4Dの高さ位置は、L2で示す位置となっている。L1とL2との差が複数のヒートシンク4Dの高さ寸法のずれに対応している。
そこで、第3の治具33の力を利用して、各ヒートシンク4Dを分割単位で押し上げてヒートシンク4Dの上面の両端部を第2の治具32に当接させ、各ヒートシンク4Dの上面の高さ位置を揃える。これが、図7に示す状態である。ヒートシンク4Dの上面の高さ位置が揃えば、塗布されたレジストの膜厚が概ね等しいため、露光面の高さ位置も揃う。ヒートシンク4Dの高さ位置を揃えた状態では、図7に示すように、紙面の左側から1番目、3番目及び4番目のヒートシンク4Dの第1の治具31の下面の高さ位置は、L3で示す位置であるが、紙面の左側から2番目及び5番目の第1の治具31の下面の高さ位置は、L3で示す位置となっている。L3とL4との差が複数のヒートシンク4Dの高さ寸法のずれに対応している。
露光では、第1の治具31、第2の治具32及び第3の治具33を利用することができる。
このように、ヒートシンク4Dを上側に突き当てる第1の治具31、第2の治具32及び第3の治具33を利用することで、複数のヒートシンク4Dに膜厚のばらつきが抑制された絶縁膜部4Bを形成することができる。なお、ここで言うばらつきとは、複数のヒートシンク4D間における膜厚のばらつきを意味している。
上記では、レジストを塗布する印刷法において、第1の治具31、第2の治具32及び第3の治具33を利用し、ヒートシンク4Dの上面を揃えた場合を例に説明した。ホットメルトの場合も同様に、第1の治具31、第2の治具32及び第3の治具33を利用することで、ばらつきが抑制された絶縁膜部4Bを形成することができる。レジスト、ホットメルトのような液状のものを使用する際には、ヒートシンク4Dの上面を揃える必要がある。
次に、導電膜部4Cを形成する。まず、絶縁膜部4B上に銅などの金属膜を形成する。そして、配線パターンなどに対応する導電膜部4Cを残す部分の上にエッチングレジストを塗布する。このエッチングレジストの塗布では、たとえば、上述した第1の治具31及び第3の治具33を利用し、ヒートシンク4Dの上側に配置されたスクリーンに押し当てる印刷法を採用することができる。そして、エッチングを行って不要な金属膜を取り除くことで導電膜部4Cを形成し、そして、導電膜部4C上のエッチングレジストを剥離する。
さらに、レジスト膜部を形成する。導電膜部4Cが形成されていない箇所、すなわち導電膜部4C上に、たとえば白色のレジストを塗布する。レジストを塗布するにあたっては、上述した印刷法を採用することができる。すなわち、第1の治具31に各ヒートシンク4Dを配置し、第3の治具33の力を利用してスクリーンに押し当て、その状態でレジストを塗布するとよい。
その後、塗布したレジストに露光を行うことでレジストを硬化させる。この露光をするにあたっても、上述したように、第1の治具31、第2の治具32及び第3の治具33を利用し、ヒートシンク4Dの上側に配置された第2の治具32に押し当る方法を採用することができる。
実装工程も、回路形成工程と同様の要領で行う。すなわち、導電膜部4Cの実装面の高さ位置が揃うように、複数のヒートシンク4Dを配置する。第1の治具31を上側に移動させて、複数のヒートシンク4Dの絶縁膜部4Bを、第2の治具32に突き当てて、複数のヒートシンク4Dの実装面の高さ位置を揃える。実装工程では、第2の治具32がチップマウンターに設置される。なお、マウンターに装着されている高さ制御用センサーがある場合には、第2の治具32を用いることを省くこともできる。
実装工程では、複数のヒートシンク4Dの導電膜部4C上にLEDパッケージ4Aを実装する。実装面高さ調整工程で、複数のヒートシンク4Dの高さ位置を揃えているので、LEDパッケージ4Aの実装がしやすくなっている。すなわち、LEDパッケージ4Aの実装位置がずれてしまいにくく、より確実にLEDパッケージ4Aと導電膜部4Cとを電気的に接続することができる。
なお、上記では、レジストで絶縁膜部4Bを形成する場合を例に説明したが、それに限定されるものではない。絶縁膜部4Bとしてポリイミドシートを採用する場合には、そのポリイミドシート(絶縁膜)上に、たとえば銅などの金属膜が形成された銅張ポリイミドシートを用いることができる。この場合には、金属膜に、フォトリソグラフィの技術(エッチングなど)を適用し、配線パターン及び電極パッドなどに対応する導電膜部4Cを形成することができる。絶縁膜部4Bとしてポリイミドシートを採用する場合には、個別にポリイミドシートを貼り付ける。
さらに、銅、アルミニウムなどの金属粒子を拡散させた液体(ペースト)を絶縁膜部4B上に射出し、液体が射出された絶縁膜部4Bを焼結させて導電膜部4Cを形成することもできる。このように金属粒子を拡散させた液体を焼結させる方法では、絶縁膜部4Bとして高耐熱性を有するポリイミドシートを用いてもよいし、レジストを用いてもよい。
[実施の形態1に係る照明ランプ1の有する効果]
本実施の形態1に係る照明ランプ1は、たとえば1mm程度の厚みを有する基板の代わりに、たとえば5〜50μm程度の厚みを有する絶縁膜部4Bを備えたものである。すなわち、本実施の形態1に係る照明ランプ1は、基板と比較すると薄い絶縁膜部4Bに配線などを形成し、光源回路を構成したものであり、その分、LEDパッケージ4Aで発生した熱を高効率にヒートシンク4Dに伝達させることができ、放熱性能が向上している。
このように、本実施の形態に係る照明ランプ1では、放熱性能が向上しているので、LEDのサーマルディケイを抑制することができ、LEDから出射される光量が小さくなってしまうことを抑制することができる。
本実施の形態1に係る照明ランプ1は、絶縁膜部4Bを備えたものであるので、カバー2の径が小さい照明ランプ1であっても、LEDパッケージ4Aとカバー2のうちの光出射側の面との距離を確保しやすい。すなわち、絶縁膜部4Bが薄い分、LEDパッケージ4Aの位置をカバー2の出光側とは反対側に寄せることができ、カバー2から透けてLEDパッケージ4Aが光っている様子が見えてしまうことを抑制することができる。すなわち、本実施の形態1に係る照明ランプ1は、LEDパッケージ4Aから出射される光が有するつぶつぶ感を抑制することができる。
本実施の形態1に係る照明ランプ1は、基板ではなく薄膜状の絶縁膜部4Bをヒートシンク4D上に敷設したものであり、基板をヒートシンク4D上に配設する際に利用されるネジ、シリコーン接着剤などの部品点数を低減することができる。
また、本実施の形態1に係る照明ランプ1では、絶縁膜部4Bをヒートシンク4D上に貼り付ける作業などで敷設することができるものである(ポリイミドシート)。すなわち、基板とヒートシンクとをネジで締結する作業、及び、基板とヒートシンクとの間の隙間を埋めるためのシリコーン接着剤を塗布する作業をなくすことができ、その分、組立作業の工数と部材費を低減することができる。
このように、本実施の形態に係る照明ランプ1では、部品点数の低減及び組立作業の工数の低減を図ることができるので、その分、製造コストを抑制することができる。具体的には、基板をヒートシンクに配設する従来の照明ランプと比較すると、照明ランプ1では、3〜4割の製造コストの抑制を図ることができる。
本実施の形態1に係る照明ランプ1は、基板ではなく薄膜状の絶縁膜部4Bをヒートシンク4D上に敷設したものであり、その分、照明ランプ1の重量を低減することができる。
実施の形態2.
図9は、実施の形態2に係る照明ランプの製造に利用される第2の治具32Bである。なお、図9(a)は、第2の治具32Bの上面図であり、図9(b)は、第2の治具32Bを側方側から見た図であり、図9(c)は、第2の治具32Bにヒートシンク4Dが突き当てられた状態の上面図である。
実施の形態2では、図9に示すように、実施の形態1で説明した2つの第2の治具32の代わりに、複数のスリット32B1が形成された一体型の第2の治具32Bを用いて照明ランプ1の製造を行う。なお、本実施の形態2では、実施の形態1と共通するものには同一符号を振り、主に相違点について説明する。
第2の治具32Bは、第1の治具31の上側に配置されているものであり各ヒートシンク4Dの敷設面4D1が突き当てられるものである。第2の治具32Bは、第2の治具32にヒートシンク4Dが突き当てられた状態で、チップマウンターがヒートシンク4Dの導電膜部4C上にLEDパッケージ4Aを実装することができるように複数のスリット32B1が形成されている。各スリット32B1は、短手方向の幅がヒートシンク4Dの短手方向の幅よりも小さい。これにより、ヒートシンク4Dの両端部側だけでなく、ヒートシンク4Dの中央付近の高さも揃えることができる。なお、第2の治具32Bは、熱まわり性をよくするため、なるべく薄く剛性があるものが好ましい。
この第2の治具32Bは、回路形成工程においても用いることができる。また、ヒートシンク4Dを第2の治具32Bに押し当てながら、スリット32B1を介してLEDパッケージ4Aを実装できるため、実装工程で用いることもできる。
なお、図示は省略しているが、実施の形態2でも、実施の形態1の第1の治具31及び第3の治具33を用いることができる。
この第2の治具32Bを用いた照明ランプ1の製造方法であっても、実施の形態1で説明した照明ランプ1の製造方法と同様の効果を得ることができる。
実施の形態3.
図10は、実施の形態3に係る照明ランプの製造に利用される第1の治具31Bである。図10(a)は、第1の治具31Bをエアー制御で動作させることを模式的に示した図であり、図10(b)は、第1の治具31Bを第3の治具33で動作させることを模式的に示した図である。
実施の形態3では、図10に示すように、実施の形態1で説明した第1の治具31の代わりに、断面コの字状の第1の治具31Bを用いて照明ランプ1の製造を行う。なお、本実施の形態3では、実施の形態1、2と共通するものには同一符号を振り、主に相違点について説明する。
実施の形態1で説明した一体型治具30及び第1の治具31に設置できない形状を有するヒートシンク40Dについては、一体型治具30及び第1の治具31の代わりに、第1の治具31Bを採用するとよい。この第1の治具31Bは、ヒートシンク40Dの短手辺側の両端側を支持するように構成されたものである。
第1の治具31Bは、たとえば、図10(a)に示すようにエアー制御(空気圧)でヒートシンク40Dを上下に移動させてもよいし、図10(b)に示すように第3の治具33のバネの力を利用してヒートシンク40Dを上下に移動させてもよい。この第1の治具31Bを用いることで、一体型治具30及び第1の治具31に設置できないような形状を有するヒートシンク40Dであっても、ヒートシンク40Dを第2の治具32に突き当てることができる。
この第1の治具31Bを用いた照明ランプ1の製造方法であっても、実施の形態1で説明した照明ランプ1の製造方法と同様の効果を得ることができる。
実施の形態4.
図11は、実施の形態4に係る照明ランプ200である。図12は、図11に示す照明ランプ200のグローブ201などを取り外した状態における説明図である。図12(a)が斜視図及び図12(b)が縦断面図である。本発明は、直管形の照明ランプ1だけでなく、図11及び図12に示す電球形の照明ランプ200についても適用することができる。なお、本実施の形態4では、実施の形態1〜3と共通するものには同一符号を振り、主に相違点について説明する。
照明ランプ200は、球状のグローブ201、LEDパッケージ202、グローブ201及びLEDパッケージ202が取り付けられる筐体203、及び筐体203に取り付けられる口金部204などを有する電球形の照明ランプである。
グローブ201は、LEDパッケージ202から出射される光が透過する(透光性を有する)、たとえばガラス、樹脂などの素材で構成され、LEDパッケージ202から出射される光の出射側を覆うように設けられている。グローブ201を構成する樹脂としては、たとえばポリカーボネートなどで構成することができる。
筐体203は、口金部204側に向かうにしたがって縮径するように形成されている円筒状をなしているものである。筐体203は、ヒートシンクとしての機能を有し、本発明の放熱部に対応する構成である。筐体203内には、図示省略の点灯回路などが設けられている。筐体203には、LEDパッケージ202における動作熱を効率的に放熱するのに利用される放熱フィン203Aが複数形成されている。この放熱フィン203Aは、口金部204側からグローブ201側に延びるように形成されているものである。図12に示すように、筐体203のうちのグローブ201側には、絶縁膜部4Bが敷設される敷設面203Bが形成されている。この絶縁膜部4B上に導電膜部4C(図示せず)、上述した白色のレジスト層部(図示せず)などが形成され、LEDパッケージ202が実装される。なお、筐体203は、たとえば、敷設面203B側の部分及び放熱フィン203Aを鉄、アルミニウムなどの金属材料で構成し、口金部204側の部分を樹脂などで構成することができる。
口金部204は、一端が照明装置800(図15参照)のソケット802に螺合する構造を有しており、照明装置800を経由して商用電力を照明ランプ200に入力する入力端である。商用電力は口金部204を介して筐体203内に収容された点灯回路(図示省略)に供給される。また、口金部204の他端は螺合構造を有しており、筐体203に螺合される。
この照明ランプ200であっても、実施の形態1に係る照明ランプ1の有する効果と同様の効果を得ることができる。
なお、筐体203の形状に対応するように、実施の形態1〜3で説明した一体型治具30、第1の治具31、第1の治具31B、第2の治具32、第2の治具32B及び第3の治具33を形成するとよい。これにより、実施の形態4の態様の照明ランプ200においても、実施の形態1〜3で説明した照明ランプ1の製造方法を実施することができる。
実施の形態5.
図13は、本実施の形態5に係る照明ランプ300である。図13は、照明ランプ300の縦断面図を示している。なお、本実施の形態5では、実施の形態1〜4と共通するものには同一符号を振り、主に相違点について説明する。照明ランプ300は、カバー301、LEDパッケージ302、カバー301が取り付けられる筐体303、筐体303内に設けられたヒートシンク304、及びLEDパッケージ302に電力を供給するのに利用される電源回路部305などが設けられている器具一体型照明ランプである。ヒートシンク304は、筐体303内に収容されているものである。ヒートシンク304は、強度や筐体303への取り付けを勘案して、板金などを折り曲げるなどして形成されるものである。このヒートシンク304の下面には、導電膜部4C(図示しない)が形成された絶縁膜部4Bが敷設されている。そして、導電膜部4Cの電極パッドにLEDパッケージ302が実装されている。
この照明ランプ300であっても、実施の形態1に係る照明ランプ1の有する効果と同様の効果を得ることができる。
実施の形態6.
実施の形態6は、実施の形態1〜実施の形態5で説明した照明ランプ1、照明ランプ200及び照明ランプ300が取り付けられた照明装置600、照明装置800及び照明装置400である。なお、本実施の形態6では、実施の形態1〜5と共通するものには同一符号を振り、主に相違点について説明する。まず、照明装置600について説明する。
図14は、実施の形態1〜3に係る照明ランプ1を備えた照明装置600である。照明装置600は、固定具(図示せず)を介してたとえば天井に取り付けられ、照明ランプ1が点灯することによって床面、室内空間などに光が照射される。図14に示すように、照明装置600には、照明ランプ1に給電して照明ランプ1を点灯させる照明器具500と、着脱自在の照明ランプ1とを備えているものである。
照明器具500は、器具本体501と、照明ランプ1の上側に配設される反射板504とを備えているものである。また、照明器具500は、給電口金3Aが取り付けられ、給電口金3Aと電気的に接続される給電ソケット502と、アース口金3Bが取り付けられ、アース口金3Bと電気的に接続されるアースソケット503とを備えているものである。ここで、給電ソケット502及びアースソケット503には、照明ランプ1を機械的に保持する役割も有している。また、器具本体501には、電源ボックス501Aが収納されている。電源ボックス501Aは、スイッチ(図示省略)をONの状態に切り替えると給電ソケット502を介して照明ランプ1に給電し、スイッチをOFFの状態に切り替えると給電を停止する電源装置(図示省略)が収納される。
図15は、実施の形態4で説明した照明ランプ200を備えた照明装置800である。次に、照明装置800について説明する。図15に示すように、照明装置800は、照明ランプ200に給電して照明ランプ200を点灯させる照明器具700と、着脱自在の照明ランプ200とを備えているものである。
照明器具700は、照明ランプ200を内包する器具本体701と、照明ランプ200の口金部204(図示省略)が取り付けられるソケット702と、器具本体701内に設けられ照明ランプ200から出射される光を反射するリフレクタ703とを備えているものである。図15に例示する照明装置800は、天井900に形成された開口部に挿入され、天井900側から室内などを照明するものである。
図16は、実施の形態5で説明した照明ランプ300を備えた照明装置400である。次に、照明装置400について説明する。図16に示すように、照明装置400は、器具一体型である照明ランプ300と、照明ランプ300が取り付けられる本体401とを備えているものである。本体401は、たとえば天井などに設置されるものである。そして、本体401内には、電源回路部305(図13参照)に電力を供給する電源供給源としての点灯装置402が設けられている。照明ランプ300は、たとえば、図示省略の嵌合機構などを介して本体401に着脱自在に取り付けられる。
[実施の形態6に係る照明装置600、800、400の有する効果]
実施の形態6に係る照明装置600、照明装置800及び照明装置400は、実施の形態1に係る照明ランプ1、実施の形態4に係る照明ランプ200、及び実施の形態5に係る照明ランプ300を備えているので、照明ランプ1、照明ランプ200及び照明ランプ300と同様の効果を得ることができる。
なお、照明装置600、照明装置800及び照明装置400は図14〜図16に示した形態以外のものであってもよい。たとえば、照明装置600、照明装置800及び照明装置400は、複数の照明ランプ1、照明ランプ200、照明ランプ300を着脱自在に取り付けられるものであってもよいし、天井に埋め込まれるものであってもよい。
また、照明装置600、照明装置800及び照明装置400は、天井以外に取り付けられるものであっても、本実施の形態を適用することができる。たとえば、照明装置600、照明装置800及び照明装置400は、卓上に設置されて卓上を照らすものであってもよいし、壁に固定具を介して取り付けられるものであってもよいし、他の場所あるいは用途で用いられるものであってもよい。
1 照明ランプ、2 カバー、3A 給電口金、3A1 給電端子、3A2 給電口金筐体、3B アース口金、3B1 アース端子、3B2 アース口金筐体、4 発光ユニット、4A LEDパッケージ、4A1 LEDチップ、4A2 蛍光体、4A3 リード線、4B 絶縁膜部、4C 導電膜部、4D ヒートシンク、4D1 敷設面、4D2 接着膜、30 一体型治具、31 第1の治具、31B 第1の治具、32 第2の治具、32B 第2の治具、32B1 スリット、33 第3の治具、40D ヒートシンク、70 延出部、71 突出部、72 突出部、73 延出部、74 中空構造、75 凹状部、76 中空構造、200 照明ランプ、201 グローブ(カバー)、202 LEDパッケージ、203 筐体、203A 放熱フィン、203B 敷設面、204 口金部、300 照明ランプ、301 カバー、302 LEDパッケージ、303 筐体、304 ヒートシンク、305 電源回路部、400 照明装置、401 本体、402 点灯装置、500 照明器具、501 器具本体、501A 電源ボックス、502 給電ソケット、503 アースソケット、504 反射板、600 照明装置、700 照明器具、701 器具本体、702 ソケット、703 リフレクタ、800 照明装置、802 ソケット、900 天井、O 中心軸。

Claims (3)

  1. 放熱部の敷設面上に絶縁膜部を形成し、前記絶縁膜部上に導電膜部を形成し、前記導電膜部上に素子パッケージを実装する照明ランプの製造方法であって、
    前記絶縁膜部を形成する工程と、
    前記絶縁膜部上に前記導電膜部を形成する工程と、
    前記絶縁膜部上に配線の絶縁のためのレジストを塗布する工程とを有する回路形成工程とを備え、
    前記回路形成工程では、
    前記絶縁膜部としてのレジストを塗布した後に露光をする際に、
    各放熱部の下面側を支持する第1の治具と、複数の前記放熱部の前記敷設面の上側に設けられ、各放熱部の前記敷設面が突き当てられる第2の治具と、前記第1の治具を押し上げて前記第2の治具に突き当てる第3の治具とを用い、
    前記第1の治具を上側に移動させて各放熱部の前記敷設面を、前記第2の治具に突き当てて、複数の前記放熱部の前記敷設面の高さ位置を揃える
    ことを特徴とする照明ランプの製造方法。
  2. 前記回路形成工程を実施した後に、複数の前記放熱部の前記導電膜部上に前記素子パッケージを実装する実装工程を実施する
    ことを特徴とする請求項に記載の照明ランプの製造方法。
  3. 前記実装工程では、
    前記第1の治具を上側に移動させて各放熱部の前記絶縁膜部を、前記第2の治具に突き当てて、各放熱部の実装面の高さ位置を揃える
    ことを特徴とする請求項に記載の照明ランプの製造方法。
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