JP6722864B2

JP6722864B2 - 光源ユニット

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Publication number: JP6722864B2
Application number: JP2016009215A
Authority: JP
Inventors: 智深野; 文徳松本
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2020-07-15
Anticipated expiration: 2036-01-20
Also published as: JP2017130362A

Description

本発明は、照明器具に取り付けられる光源ユニットに関する。

天井に埋込配設されることにより、下方に光を照射する天井埋込型の照明器具（いわゆるダウンライト）が知られている。この種の照明器具は、開口部を有する器具本体と、器具本体の内部に配置された光源ユニットとを備えている（例えば、特許文献１参照）。

近年、この種の照明器具の一つとして、光源ユニットを交換可能な交換型の照明器具が知られている。光源ユニットは、器具本体に着脱自在に機械的に取り付けられ、光源ユニットから延びた電線の端部に設けられたコネクタと、器具本体の電源ユニットから延びた電線の端部に設けられたコネクタとを接続することで電気的に接続される。

特開２０１２−１８１９４７号公報

光源ユニットの内部において、光を放射する発光部と電線とを確実に接続を行う必要がある。特許文献１に記載の光源ユニットの場合、ハンダにより発光部と電線とが接続されているため部品点数が少なく確実に接続できるが、接続作業に時間がかかる。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、接続が簡単でありながら発光部と電線とを確実に接続することができる光源ユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る光源ユニットは、基板と、前記基板の一表面に配置される発光部と、前記発光部に電力を供給する電線と、前記電線に電気的に接続される第一接続部と前記発光部に電気的に接続される第二接続部とを有する端子と、前記端子を収容し、前記基板と締結される筐体とを備え、前記端子の前記第一接続部は、前記基板と前記筐体とのそれぞれに接触し、前記基板と前記筐体との締結力により変形して前記電線を挟み込む。

本発明の一態様に係る光源ユニットによれば、簡単かつ確実に発光部と電線とを接続することができる。

図１は、実施の形態に係る光源ユニットの外観を示す斜視図である。図２は、実施の形態に係る光源ユニットを分解して示す分解斜視図である。図３は、実施の形態に係る光源ユニットのＡ−Ａ線（図１参照）の断面図である。図４は、実施の形態に係る光源ユニットが取り付けられた状態の照明器具を示す断面図である。図５は、実施の形態に係る光源ユニットの端子の第一接続部近傍を拡大して示す断面図である。図６は、実施の形態に係る光源ユニットのＢ−Ｂ線（図１参照）の断面図である。図７は、実施の形態に係る光源ユニットの端子近傍を拡大して示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、及び、構成要素の配置位置や接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態）
以下、本実施の形態の光源ユニットについて、図面を参照しながら説明する。

［１．光源ユニットの構成］
図１は、実施の形態に係る光源ユニットの外観を示す斜視図である。

図２は、実施の形態に係る光源ユニットを分解して示す分解斜視図である。

図３は、実施の形態に係る光源ユニットの断面図である。

図４は、実施の形態に係る光源ユニットが取り付けられた状態の照明器具を示す断面図である。

本実施の形態の光源ユニット１００は、ダウンライトなどの照明器具２００に着脱可能なユニットであって、基板１０１と、発光部１０２と、電線１０３と、端子１０４と、筐体１０５とを備えている。また、光源ユニット１００は、意匠性向上などのためにカバー１０６を備えている。

［１−２．基板］
基板１０１は、発光部１０２が一表面上に取り付けられる構造部材である。本実施の形態の場合、基板１０１は、放熱性の高いベース１１１と、絶縁性の高いスペーサー１１２とを備えた円板形状の部材である。

［１−２−１．ベース］
ベース１１１は、絶縁性を有するスペーサー１１２に比べて熱伝導率の高い材料で構成されている。例えばベース１１１の材料は、樹脂に比べて熱伝導率の高い材料が好ましく、アルミニウム、銅、ステンレスなどの金属や、セラミックなどを用いることができる。

ベース１１１は、円板形状をなしており、一表面側の中央部分には発光部１０２側に突出する突台部１１３が設けられている。突台部１１３は、発光部１０２と接触、または、伝熱シートなどを介して接触している。これにより、発光部１０２から発生する熱を熱伝導率の高いベース１１１により効率よく放熱させることが可能となる。さらに、ベース１１１が照明器具２００に接触することで、発光部１０２の熱を照明器具２００に効率的に伝え、比較的大きな照明器具２００により放熱効果を高めることが可能となる。

［１−２−２．スペーサー］
スペーサー１１２は、ベース１１１と端子１０４との間に配置され、導電性を備えたベース１１１と端子１０４とを絶縁する部材である。本実施の形態の場合、スペーサー１１２は、ベース１１１の突台部１１３が発光部１０２側に露出するように中央に貫通孔が設けられ、突台部１１３以外のベース１１１の一表面全体を覆う円板状の部材である。スペーサー１１２の材料は、絶縁性を備えていれば特に制限されるものではないが、例えば、ガラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、アルミナ、窒化アルミニウム、シリコンカーバイドなどの有機系や無機系の材料を例示することができる。

また図５に拡大して示すように、スペーサー１１２の一表面には、端子１０４の第一接続部１４１が嵌まり込む基板凹部１１４が設けられている。基板凹部１１４は、端子１０４の第一接続部１４１に挟持力（図中上向きの矢印）が発生する際に、端子１０４がずれることを防止する部分である。本実施の形態の場合、基板凹部１１４は、スペーサー１１２の主面から突出している基板凸部１１５の突端部に設けられている。これにより、基板凹部１１４の底面とベース１１１との間を厚くし、基板凹部１１４によるスペーサー１１２の絶縁性能の低下を防止している。

なお、基板１０１は、熱絶縁性が高い導体のベース１１１と絶縁性を備えたスペーサー１１２との２層構造に限定されるものではなく、例えば、絶縁性を備えた１層構造の基板１０１でもかまわない。また、基板１０１は、３以上の複数層構造でもかまわない。

［１−３．発光部］
発光部１０２は、基板１０１の一表面に配置され、基板１０１とは反対側に光を放射する光源モジュールである。発光部１０２の発光方法は特に限定されるものではなく、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）や、有機ＥＬ（electro-luminescence）などでもかまわない。

ここで発光部１０２の一例として、ＬＥＤを用い白色光を放出する発光部１０２について説明する。発光部１０２は、複数個のＬＥＤチップと当該ＬＥＤチップが実装された実装基板とを備えている。発光部１０２の実装構造は、ＬＥＤチップが実装基板上に直接実装されたＣＯＢ（ＣｈｉｐＯｎＢｏａｒｄ）構造である。実装基板は、例えばセラミック基板、樹脂基板又はメタルベース基板等である。実装基板上には、ＬＥＤチップを発光させるための直流電力を外部から受電するための電極１２１（図７参照）と、ＬＥＤチップを実装するための配線パターン（図示せず）とが形成されている。この電極１２１は、後述する端子１０４の第二接続部１４２が接続される。

複数のＬＥＤチップの各々は、例えば青色光を発する青色ＬＥＤチップである。複数のＬＥＤチップは、実装基板上に形成された配線パターンに実装されており、実装基板上にマトリクス状に配置されている。

封止部材は、例えば透光性を有する樹脂で形成されており、複数のＬＥＤチップが発する青色光を黄色光に波長変換する蛍光体粒子を含んでいる。発光部１０２は、複数のＬＥＤチップが発する青色光と、蛍光体粒子によって波長変換された黄色光との合成光として白色光を発する。

［１−４．筐体］
筐体１０５は、基板１０１と締結され、端子１０４や電線１０３の端部を収容する部材である。本実施の形態の場合、図２、図６に示すように、筐体１０５は、ネジなどの締結部材１０７を用いて、基板１０１と締結されており、筐体１０５と基板１０１との間で空間が形成され、当該空間に端子１０４などが収容されるものとなっている。筐体１０５は、絶縁性を備えることが好ましいが、筐体１０５を構成する材料は特に限定されるものではない。

また図５に拡大して示すように、筐体１０５の内部には、基板１０１に向かって突出する筐体凸部１５３が設けられており、筐体凸部１５３の先端には端子１０４の第一接続部１４１が嵌まり込む筐体凹部１５４が設けられている。筐体凹部１５４は、端子１０４の第一接続部１４１に挟持力（図中の矢印）が発生する際に、端子１０４が筐体凸部１５３からずれることを防止する部分である。

また本実施の形態の場合、筐体１０５は、円環形状となっており、筐体１０５の中央部は発光部１０２からの光を透過させる窓孔１５１となっている。また、窓孔１５１は、発光部１０２の近傍に存在し、窓孔１５１から拡がるに従い発光部１０２から遠ざかるテーパー状の反射部１５２を筐体１０５は備えている。当該反射部１５２は、発光部１０２から放射された光の一部を放射方向に向かって反射させる部分である。つまり本実施の形態の場合、筐体１０５は、反射板としても機能している。

また、筐体１０５の内方には、締結部材１０７と螺合するネジ穴を備えたネジ穴部１５７（図６参照）を内方突出状態で備えている。

さらに本実施の形態の場合、筐体１０５は、端子１０４を発光部１０２に対して押圧する押し付け部１５６（図３参照）と、発光部１０２を基板１０１に対して押圧する押圧部１５５（図３、図６参照）とを備えている。

［１−５．カバー］
また本実施の形態の場合、筐体１０５の光放射側には筐体１０５を覆うカバー１０６が取り付けられている。カバー１０６は、筐体１０５の窓孔１５１を通して露出する発光部１０２を保護し、また、光源ユニット１００の意匠性を向上させている。

カバー１０６の材料は、透光性を備えれば特に限定されるものではなく、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ガラスなどにより形成される。なお、カバー１０６の一部ないし全部にレンズを形成してもよい。このレンズは特に限定されるものではなく、例えば、平凸レンズ、両凸レンズ、平凹レンズ、両凹レンズ、フレネルレンズなどでもよい。また、カバー１０６の形状は、ドーム状に限定されるものではない。

［１−６．電線］
電線１０３は、銅などの芯線と芯線の周囲を保護し、絶縁する被覆体で構成された部材であり、発光部１０２に電力を供給する部材である。本実施の形態の場合、照明器具２００が備える電源ユニット２０２から延びた電線と簡単かつ確実に着脱できるよう電線１０３の外側の端部には、コネクタ１３１が取り付けられている。

［１−７．端子］
端子１０４は、図７に示すように、電線１０３に電気的に接続される第一接続部１４１と発光部１０２に電気的に接続される第二接続部１４２とを備えた導電性の部材である。本実施の形態の場合、端子１０４は、一枚の板金を打ち抜き、折り曲げ加工などをすることにより形成されている。また端子１０４は、所定値以下の力に対しては弾性変形し、所定の値を超える力を加えると塑性変形する材料で形成されている。

光源ユニット１００は、発光部１０２の正極側、および、負極側にそれぞれ同一形状の端子１０４を備えており、端子１０４は、発光部１０２を中心とした回転対称となるように配置されている。

［１−７−１．第一接続部］
第一接続部１４１は、基板１０１と筐体１０５との間に配置されてそれぞれに接触し、基板１０１と筐体１０５との締結力により電線１０３の芯線を挟み込む部分である。本実施の形態の場合、第一接続部１４１は、断面がＣ字形状となされており、電線１０３の芯線を挿入した状態でペンチなどにより軽くかしめることで、簡易的に端子１０４と電線１０３とを電気的、かつ、機械的に接続することができるものとなっている。また、基板１０１と筐体１０５とが締結されることにより、さらに第一接続部１４１強く挟み込まれ、第一接続部１４１に刺し通された電線１０３の芯線を包み込むように第一接続部１４１が変形するものとなっている。

［１−７−２．第二接続部］
第二接続部１４２は、第一接続部１４１が基板１０１と筐体１０５とにより挟持された状態において、発光部１０２の電極１２１と接触し発光部１０２と電気的に接続する部分である。第二接続部１４２を電極１２１に押し付ける力は、端子１０４の弾性力に基づき発生している。

さらに本実施の形態の場合、第二接続部１４２は、図３に示すように、筐体１０５の押し付け部１５６（図３参照）に接触しており、基板１０１と筐体１０５との締結力によっても発光部１０２に押し付けられている。これにより、発光部１０２の電極１２１と第二接続部１４２が機械的に強く接触し、接触抵抗の低下を図ることが可能となる。

［１−８．照明器具］
照明器具２００は、図４に示すように、上述の光源ユニット１００と、光源ユニット１００が着脱自在に取り付けられた金属製の器具本体２０１とを備えている。この照明器具２００は、器具本体２０１を金属製としてあるので、樹脂製の場合に比べて、光源ユニット１００の発光部１０２で発生した熱を、ベース１１１を介して効率よく放熱させることが可能となる。なお、器具本体２０１の材料としては、アルミニウムを採用しているが、アルミニウム以外の金属（例えば、銅など）を採用してもよい。また、器具本体２０１の材料は、金属以外の材料（例えば、セラミックなど）でもよい。

図４に示した構成の照明器具２００は、例えば、天井に埋め込み配置されるダウンライトである。この照明器具２００の器具本体２０１は、光源ユニット１００が収納配置される有底のテーパー円筒状に形成され部分と、電源ユニット２０２を収容する部分とを有する。また、器具本体２０１は、天井に設けられた埋込穴に埋め込まれ、フランジ部２０３が埋込穴の周部に当接する形で取り付けられる。

なお、照明器具２００は、光源ユニット１００から放射された光を拡散透過させる拡散カバーなどが取り付けられてもよい。

［１−９．光源ユニットの組立手順］
次に、光源ユニット１００の組立手順を説明する。

まず、電線１０３の端部で露出している芯線を二つの端子１０４の第一接続部１４１にそれぞれ挿入し、軽くかしめて仮固定を行う。ここで、二つの端子１０４は、同一形状の部品であり、二本の電線１０３に対して逆向きに配置されるように仮固定される。

次に、端子１０４に設けられた突出片１４３を、筐体１０５の２箇所に設けられた筐体凸部１５３にそれぞれ取り付ける。この段階で第一接続部１４１は、筐体凹部１５４に嵌まり込んだ状態で位置決めされる。

次に、基板１０１により筐体１０５の開口部に蓋をする。この際、第一接続部１４１は、基板凹部１１４に嵌まり込んだ状態で位置決めされ、電線１０３は、基板に設けられた基板切欠部１１９、および、筐体に設けられた筐体切欠部１５９を通して筐体１０５の外部に導出される。

次に、複数の締結部材１０７を用いて基板１０１と筐体１０５とを締結する。本実施の形態の場合、締結部材１０７はネジであり、ネジに対応したドライバーや六角レンチなどにより締結部材１０７を回転させて基板１０１と筐体１０５とを締結する。

締結部材１０７による締結を進め最終的に基板１０１と筐体１０５とが締結される。この状態において、端子１０４の第一接続部１４１が配置される位置の基板１０１と筐体１０５との距離は、第一接続部１４１を変形させ、第一接続部１４１が包み込んだ電線１０３の芯線を抜き取ることができない程度の距離に設定されている。

具体的には、筐体１０５に基板１０１が取り付けられた状態で、筐体凹部１５４と基板凹部１１４とが対向状態となり、端子１０４の第一接続部１４１は、筐体凹部１５４と基板凹部１１４とにそれぞれ嵌まり込んだ状態で配置される。そして、締結部材１０７を締め付けるに従い、筐体凹部１５４と基板凹部１１４との距離が短くなり第一接続部１４１を押しつぶしながら電線１０３の芯線を強く挟み込む。

これにより、特別な治具やはんだなどを用いることなく、簡単に電線１０３の芯線と端子１０４とを強固に接続することができ、かつ、恒久的に強固な接続を維持することが可能となる。

また、対向配置された筐体凹部１５４と基板凹部１１４とにそれぞれ第一接続部１４１が嵌まり込んでいるため、筐体１０５と基板１０１とを締結する際に、第一接続部１４１がずれることなく押しつぶされる。

また、本実施の形態の場合、基板１０１と筐体１０５との締結力により、端子１０４の第二接続部１４２は、発光部１０２の電極１２１に押し付けられている。これにより、端子１０４と電極１２１とが強く接触し、確実な電気的な導通を確保することが可能となる。

さらに、基板１０１と筐体１０５との締結力に基づき、筐体１０５の押圧部１５５（図３、図６参照）は、発光部１０２を基板１０１のベース１１１に押し付けている。これにより、発光部１０２とベース１１１とが強く接触し、発光部１０２を強固に保持すると共に、発光部１０２からの熱を効率的にベース１１１に伝えることが可能となる。

なお、筐体凸部１５３の表面やその近傍には、発光部１０２に対応した極性を示す“＋”、“−”を表記してあり、組立の際に極性の間違いが発生しない工夫がなされている。

以上の様な光源ユニット１００を照明器具２００に取り付けるには、照明器具に２００の電源ユニット２０２から延びている電線と光源ユニット１００から延びている電線とをコネクタにより接続した後、図４に示すように、光源ユニット１００を器具本体２０１に取り付ければよい。

［１−１０．効果］
以上説明した光源ユニット１００は、部品点数が比較的少なく、簡単な構造で組立も簡単でありながら、電線１０３の接続信頼性を向上させることが可能となる。

従って、光源ユニット１００の小型化および低コスト化を図れ且つ信頼性の向上を図ることが可能となる。また、各照明器具２００に対する光源ユニット１００の着脱作業が容易であり、光源ユニット１００の交換作業を容易に行うことが可能となる。

［１−１１．変形例など］
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

例えば、上記実施の形態では、部品点数削減のため二つの端子１０４の形状を同一としたが、光源ユニット１００が備える二つの端子１０４は必ずしも同一形状である必要は無い。

また、筐体１０５と反射部１５２とを一体として説明したが、光源ユニット１００は、筐体１０５と反射部１５２とは別個の部材として備えていてもかまわない。

また、照明器具２００としてダウンライトを例示したが、光源ユニット１００が取り付けられる照明器具２００は、ダウンライトに限定されるものではなく、シーリングライトや、ペンダントライト、ポーチライトなど任意の態様を選択しうる。

１００光源ユニット
１０１基板
１０２発光部
１０３電線
１０４端子
１０５筐体
１１４基板凹部
１４１第一接続部
１４２第二接続部
１５１窓孔
１５２反射部
１５４筐体凹部

Claims

基板と、
前記基板の一表面に配置される発光部と、
前記発光部に電力を供給する電線と、
前記電線に電気的に接続される第一接続部と前記発光部に電気的に接続される第二接続部とを有する端子と、
前記端子を収容し、前記基板と締結される筐体とを備え、
前記基板は、前記端子の前記第一接続部が嵌まり込む基板凹部を備え、
前記筐体は、前記筐体に前記基板が取り付けられた状態で、前記基板凹部と対向状態となり、前記端子の前記第一接続部が嵌まり込む筐体凹部を備え、
前記端子の前記第一接続部は、前記基板と前記筐体とのそれぞれに接触し、前記基板と前記筐体とを締結する締結部材を締め付けるに従い、前記筐体凹部と前記基板凹部との距離が短くなり押しつぶされながら前記電線を挟み込む
光源ユニット。
前記筐体は、
前記発光部からの光を透過させる窓孔と、
前記窓孔の周囲に配置され、前記発光部からの光を反射させる反射部と
を備える請求項１に記載の光源ユニット。
前記端子の前記第二接続部は、前記筐体に接触し、前記基板と前記筐体との締結力により前記発光部に押し付けられる
請求項１または２に記載の光源ユニット。
前記発光部は、前記筐体に接触し、前記基板と前記筐体との締結力により前記基板に押し付けられる
請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源ユニット。