JP6731809B2 - 光源ユニット、照明具及び照明装置 - Google Patents
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Description
そこで、光源(発光素子)を配置する面(基板)を大きくすることなく光源載置面(基板)の広い範囲に光源(発光素子)を配置できる光源ユニット、及びこれを用いた照明具を提供したい。
あるいは、光源(発光素子)を配置する面(基板)を大きくすることなく光源載置面(基板)に配置される光源(発光素子)の数を増やすことができる光源ユニット、及びこれを用いた照明具を提供したい。
さらには、光源(発光素子)を配置する面(基板)に配置される光源(発光素子)の数を減らすことなく光源載置面を小さくすることができる光源ユニット、及びこれを用いた照明具を提供したい。
内部領域を有する筒状部と、
前記筒状部の外側面に配置された発光素子と、
前記発光素子を点灯する点灯回路を構成する電子部品と、
前記発光素子に電力を供給する電線と接続された接続部と
を備え、
前記電子部品と前記接続部との少なくともいずれかは、前記筒状部の内部領域に配置されていることを特徴とする。
図1は、実施の形態1に係る照明具1(照明ランプ)を示す斜視図であり、図1の(a)は光源部13の側から見た斜視図、図1の(b)は口金12の側から見た斜視図である。
図2から図7は、実施の形態1に係る照明具1を示す6面図であり、図2は上面図(口金12の側)、図3は左側面図、図4は正面図、図5は右側面図、図6は背面図、図7は下面図(光源部13の側)である。
図8は、実施の形態1に係る光源ユニットの組立状態を示す図であり、図8の(a)は背面図、図8の(b)は図8の(a)におけるA−A断面図である。
図9は、実施の形態1に係る光源ユニットの展開状態を示す図である。
照明具1は、光源部13及び筐体部10を有している。
光源部13は、光源ユニット14及び支持部16を有している。
光源ユニット14は、基板140を有し、この基板140に配置される負荷回路、保護回路、及び整流回路を有している。
図8、図9に示すように、基板140は、筒状部141と錐状部143を有している。また、基板140は筒状部141の端部に繋がる連接部144を有する。
基板140は、アルミニウム等の金属製の基材に絶縁層と導電層を形成して回路パターンを配した回路基板である。基板140の基材は、アルミニウムの他に樹脂、銅、鉄、セラミック、紙等を用いてもよい。
光源ユニット14には、筒状部141の外側面145である基板140の実装面に複数の発光素子152が実装配列されている。そして、連接部144である基板140の実装面に発光素子152以外の電子部品155が実装されている。
発光素子152の具体例は、発光ダイオード(LED)である。
本実施の形態では、整流回路は、照明具1に入力された直流電力を全波整流する。保護回路は、照明具1に入力された直流電力以外の成分を抑制したり、照明具1等が万が一の不具合を発生した場合に電力供給経路を遮断したりする。
その他の電子部品155として、抵抗、コンデンサ、コイル、ダイオード又はトランジスタ等を備えてもよい。
発光素子152であるLEDを構成するチップ、ワイヤ、ダイ等を封止するための封止材料、例えば、LEDパッケージを構成する封止材料は、空気に触れないと、光学的特性が劣化するといわれている。この経時劣化を抑制するためには、発光素子(LEDパッケージ)に空気を供給する必要がある。通気孔148は、基板140の裏から表に向かって空気を供給する貫通孔である。そして、端部切欠き149は、カバー11の内部空間と基板140の裏側の空洞とを連通させる通気経路であり、蓋部165の基板側の内部空間と口金側の内部空間との通気経路である。
筒状部141は、照明具1の中心軸Oに直交する断面形状が正8角形の多角柱の形状をしている。筒状部141の内部は空洞であり内部空間がある。
錐状部143は、正8角錐又は正8角錐に類似した形状をしている。錐状部143の内部も空洞であり、筒状部141の内部と連続した空洞が形成されている。
筒状部141の内部には、連接部144が折り畳まれて配置されている。連接部144は、筒状部141と連接部144との境界付近が照明具1の中心軸Oの方向に沿うように折り曲げられた状態で筒状部141の内部に配置されている。
発光素子152は、組み立てられた状態で筒状部141の外側面145となる基板140の実装面に実装されている。そして、保護回路を構成するヒューズFU、整流回路を構成するダイオードブリッジDB等の他の電子部品155は、光源ユニット14が組み立てられた状態で筒状部141の外側面145とならない基板140の実装面に実装されている。
つまり、発光素子152以外の電子部品155は、光源ユニット14の外側からは見えない。
筐体部10は、カバー11と口金12を有している。
筐体部10は、光源ユニット14の発光面側を覆う透光性のカバー11を有し、光源部13を内部に収納している。
本実施の形態では、カバー11は、透明又は半透明のガラス製である。カバー11はバルブとも呼ばれる。カバー11がガラス製の場合は、ガラスバルブとも呼ばれる。カバー11は樹脂製でもよく、樹脂製の場合は耐熱性及び耐候性を有することが好ましい。
シリコーン18は、基板140の外側面145とカバー11の内壁面との間に充填されている。
シリコーン18は、透明で熱伝導性を有する硬化性の樹脂材料であり、カバー11と光源ユニット14の空間部に存在している。
シリコーン18は、カバー11の半球状の頂部の内面から光源ユニット14の基板140の筒端部142の端面近傍まで充填されている。
シリコーン18は、ガス透過性を有し、通気孔148から供給される空気は、シリコーン18の内部を伝播し、発光素子152に到達する。
支持部16は、口金12と光源ユニット14との間に配置されたおり、光源ユニット14を支えている。支持部16は筐体部10に覆われている。
蓋部165は、基板140の筒端部142に取り付けられている。
蓋部165は、正8角形又は円形状の平板(プレート)である。
蓋部165は、筒端部142との間に若干の隙間を設けるようにして、ねじ168を用いて基板140に固定される。
図10に示すように、蓋部165の周囲は、基板140の筒状部141の外側面145よりも庇状にとび出ている外縁突設部191が形成されていてもよく、この場合、外縁突設部191が蓋部165の外縁部となる。外縁突設部191は突設部の一例である。
蓋部165は、ステム160に固定され、ステム160は、カバー11に固定されている。
カバー11は、口金12の下端部から口金12の内側に向かって、窪み110を有している。
窪み110は、キー溝とも呼ばれる。窪み110は、カバー11の肩部から口金12の下端部(ネジ切り部の下部)まで凹状に窪んでいる。
図3、図5では、窪み110は、1箇所のみに設けられているが、1対あるいは複数設けられてもよい。1対の窪み110を設ける場合は、好ましくは180度方向に設ける。
このU字溝121は、ネジ切り方向と直交しており、照明具1の中心軸Oの方向に沿って口金12の内面との間に口金隙間120を形成している。
口金隙間120は、照明具1の中心軸Oの方向にリード線170を通す隙間であり、かつ、カバー11に口金12が取り付けられても口金12の内部空間と外部空間とを連通する隙間である。
ステム160には、チップ管162(図11を参照)の一端がステム口161として開口しており、チップ管162の他端が管口162Aとして口金12側に開口している。
チップ管162は、カバー11の内部空間と口金12の内部空間とを連通させている。
ステム160は、カバー11の端部に融着されるガラス製の封止部である。
支持柱163は、ステム160の下端部中央にあらかじめ融着されて固定されている。
蓋部支持鋼線164は、蓋部165に溶接され、さらに、蓋部支持鋼線164の中央が支持柱163の下端に溶接される。
チップ管162は、ステム160の下部に連結され、ステム口161を形成する。チップ管162は、チップカットされ管口162Aが形成される。ステム口161と管口162Aはチップ管162により連通している。ステム口161はカバー11の内部空間に配置され、管口162Aは口金12の内部空間に配置される。
2本のリード線170のうち、一方のリード線170は、口金12のトップのプラス側に、はんだ付けされる。他方のリード線170は、口金12の側部のマイナス側に、はんだ付けされる。
2本のリード線170は、ステム160内部に挿通されており、2個のスリーブ171に接続固定されている。本実施の形態では、2個のスリーブ171はステンレス製である。
2本のNIP鉄線172は、一端側が2本のリード線170と電気的に接続され、他端側が基板140の接続部156(配線パッド)にはんだ付けされ、光源ユニット14と電気的に接続される。NIP鉄線172は蓋部165を通過する部分がポリイミドチューブ173で覆われており蓋部165と電気的に絶縁されている。
基板140は、発光素子152と電子部品が配置される実装面と、裏面とを有する。
実装面は、発光素子152が配置される素子配置部92と、電子部品を配置する連接部144とから構成されている。
基板140の発光素子152が配置される素子配置部92は、光源配置部であり、基板140の電子部品が配置される連接部144は、回路部品配置部である。
図9に示すように、素子配置部92は、8個の矩形配置面と8個の三角配置面と1個の矩形連接面とを有している。
8個の矩形配置面と8個の三角配置面と1個の矩形連接面との境界には、直線状の折曲部157が形成されている。
素子配置部92は、折曲部157において外側に向けて折り曲げられ、筒状部141と錐状部143とを形成する。
保護回路あるいは整流回路を構成する電子部品155が配置される連接部144は、素子配置部92と同じ面として素子配置部92の端部に繋がるように形成されている。
連接部144は、素子配置部92との間で畳まれて(折り曲げられて)、素子配置部92の実装面と反対側であり素子配置部92の内側である内側面146に囲まれて配置されている。
連接部144は、矩形形状をしており、一端に連接始端86と他端に連接終端87とを有する。
連接部144は、連接始端86で、素子配置部92の端部と連結されている。
連接始端86には、折曲部157が形成されている。折曲部157の両端には、C字切欠き159が形成されている。
連接部144の連接終端87は、筒状部141の内部領域にある。
図9に示すように、連接始端86は、素子配置部92の筒状部141の筒軸Zと平行な端部と連接されている。
連接始端86は、8個の矩形配置面の両サイドにある2個の矩形配置面の一方の矩形配置面の筒軸Zと平行な端部と連接されている。
両サイドにある2個の矩形配置面の他方の矩形配置面の筒軸Zと平行な端部は、一部切り取られた連接受け部93がある。
連接受け部93は、他方の矩形配置面の端部が筒軸Zと平行に切り取られた部分である。
連接受け部93の筒軸Zと平行な方向の長さは、連接部144の筒軸Zと平行な方向の長さと同じである。
図9に示すように、素子配置部92の両サイドの筒軸Zと平行な端部には、固定部147がある。
固定部147は、8個の矩形配置面の両サイドの2個の矩形配置面の外側端にある。
固定部147は、連接部144と連接受け部93を除いた端部に形成されている。
固定部147は、はんだ付け等の方法で固定されて、基板140を筒状に固定する部位である。
基板140は、組み立てられると筒状になり、筒状部141には8面のLED実装平面(外側面145)がある。基板140の筒状部141は、筒軸Zに直交する断面形状が正8角形の8角筒である。筒状部141の内側面の一辺(短辺)の長さをW2とし、筒状部141の対抗する1対の内側面の距離をW3とする。
基板140は、折曲部157で折り曲げられ、固定部147がはんだ付け等の方法で固定されて筒状になる。このとき、筒状部141の一端側に繋がる連接部144は、折曲部157で折り曲げられ、筒状部141の内部領域(空洞)に畳まれて配置される。
連接部144は、筒状部141の内部(空洞)に畳まれた状態で所定の折り曲げ角度θを維持している。所定の折り曲げ角度θは、電子部品155と基板140の裏面との絶縁距離D1が維持される角度であり、電子部品155の寸法及び連接部144において電子部品155が実装される位置を考慮して決定する角度である。絶縁距離D1は、例えば2mm以上である。
本実施の形態では、折曲部157は、基板140の内側面146の少なくとも一部にハーフエッチング処理が施されており、折り曲げ易くなっている。
基板140は、筒状部141の対抗する面に、1対の基板ねじ孔150を有している。基板ねじ孔150は、蓋部165に溶接された締結金具167をねじ固定するためのねじ孔である。
複数の通気孔148は、発光素子152、電子部品155、及び回路パターンが配置されていない箇所に形成されている。
例えば、複数の通気孔148は、基板140の折曲部157に形成されている。複数の通気孔148を折曲部157に直線状に形成すると、折り曲げガイドとして機能し、基板140を折曲部157に沿って直線状に折り曲げ易くなり好適である。
通気孔148は、アルミニウム板(基板140)を貫通している貫通孔である。
固定部147によって継合される継合部には基板隙間55が形成されるため、通気孔148が設けられていない。
通気孔148は、全ての折曲部157に設けられてもよいし、一部の折曲部157に設けられてもよい。
通気孔148は、発光素子152の単位面積当たりの実装密度に応じて、延べ開孔面積が大きくなるように設けられるのが望ましい。
通気孔148は、発光素子152の発熱に伴う基板140の温度上昇に応じて、延べ開孔面積が大きくなるように設けられてもよい。
通気孔148は、錐状部143の外側面145に設けられてもよい。
通気孔148は、筒状部141の外側面145に設けられてもよい。
通気孔148は、単独で配置されてもよいし複数個が配列されてもよい。
通気孔148は、折曲部157以外に、発光素子152が実装されない箇所、配線パターンが形成されない箇所に形成することができる。
口金12の内部空間は、管口162Aからチップ管162を経由して、カバー11の内部空間に通じている。
また、口金12の内部空間は、カバー11と口金12のネジ切りの間の口金隙間120、あるいは、ネジ切り方向と直交してカバー11に形成されたU字溝121と口金12との隙間を経由し、窪み110から外部空間に通じている。
カバー11には、照明具1の中心軸Oに沿った管軸に直交する断面において、1つの窪み110が設けられていてもよい。
蓋部165の面積は、筒状部141の筒軸Zに直交する断面形状の断面積よりも大きく、蓋部165は、筒状部141の断面形状と相似形の多角形のアルミニウム平板である。
図1から図11に示した照明具1では、筒状部141の断面形状が正8角形なので、蓋部165も正8角形のアルミニウム平板である。
図10に示した照明具1では、筒状部141の断面形状が正12角形なので、蓋部165も正12角形のアルミニウム平板である。
蓋部165は、筒状部141の筒軸Zに直交する断面形状を覆う円形平板でもよい。
蓋部165は、基板140の筒端部142全体を覆うように、かつ、基板140の筒端部142から筒軸Z方向に離れて、基板140に固定される。
蓋部165は、筒軸Z方向において筒状部141の断面形状を完全に覆っておりに、筒状部141の筒端部142よりも外側にはみ出した外縁突設部191を有している。
外縁突設部191の対角線の長さ(あるいは、円形の蓋部165の場合は直径)は、カバー11の内径と同じである。あるいは、カバー11の中心軸から半径方向に、カバー11の半径方向の製造ばらつきB(0.5mm)だけ小さい。
外縁突設部191は、筒状部141の外側面145より外側に突出している。
外縁突設部191は、光源ユニット14のカバー11への挿入をガイドする突設部の一例である。
カバー11の内壁の半径R>外縁突設部191の高さR1>発光素子152の最大高さR2>筒状部141における外側面145の最大高さR3
カバー11の中心軸Oからカバー11の内壁までの高さ(半径R)=外縁突設部191の高さR1+製造ばらつき
外縁突設部191の高さR1=発光素子152の最大高さR2+0.5mm
なお、発光素子152の最大高さR2は、外縁突設部191の高さR1と同じ高さとしてもよい。
外側面145に発光素子152と電子部品とが配置されている場合は、外縁突設部191の高さR1は、外側面145に配置された発光素子152と電子部品との最大の高さより0.5mm程度高くする。
外縁突設部191は、光源ユニット14のカバー11への挿入途中から光源ユニット14をカバー11の中心に位置させる機能を有する。製造ばらつきがゼロであれば、理論的には、カバー11の中心軸からカバー11の内壁までの高さ寸法を外縁突設部191の突出高さ寸法と同じ高さとすることができ、蓋部165の外縁突設部191では、カバー11の中心軸は光源ユニット14の中心軸とが完全に一致する。
また、蓋部165の最大外径端とカバー11の内壁面との間隔は、概ね0.5mm程度の製造ばらつき以上であって製造ばらつきに近い値になるようにする。すなわち、カバー11の中心軸と光源ユニット14の中心軸とを一致させた状態で、蓋部165の最大外径端とカバー11の内壁面との間隔は、約0.5mmにする。
発光素子152の先端部とカバー11の内壁面との間隔と蓋部165の最大外径端とカバー11の内壁面との間隔とが等しい場合は、発光素子152の先端部がカバー11の内壁面に接触する場合がある。
発光素子152の先端部とカバー11の内壁面との間隔が蓋部165の最大外径端とカバー11の内壁面との間隔より小さい場合は、発光素子152の先端部が蓋部165の最大外径端よりも先にカバー11の内壁面に接触してしまい、発光素子152に機械的圧力及びストレスを与えることになる。
蓋部165における口金12の側の面(表面)には、蓋部支持鋼線164がある。蓋部支持鋼線164は、コ形状をしており、両端が蓋部165に溶接される。蓋支持鋼線98の中央には、ステム160に固定された支持柱163が溶接され、ステム160と蓋部165とが固定される。
図10の(c)に示すように、蓋部165の光源ユニット14側の面(裏面)には、締結金具167が配置されている。
締結金具167は、矩形板金をC字形状(コ字形状)に折り曲げたC金具であり、平らな背中板と背中板の両側にある2枚の締結側部185がある。締結金具167の中央にある背中板が蓋部165にスポット溶接される。背中板の両側にある2枚の締結側部185には、金具ねじ孔166があり、締結側部185は、ねじ168により、基板140に固定される。接着剤又は嵌め込み機構等のねじ168以外の締結部材を用いてもよい。締結金具167と基板140が固定されることにより、基板140に対して蓋部165が固定される。
また、締結側部185の短辺長(締結金具167の短辺長)は、幅広凹部187の幅と同寸法とすることができる。
このようにすると、締結側部185の外面全面が基板140の筒状部141の内側面の筒端部142の全面に渡って当接する。すなわち、締結側部185の両辺が折曲部157に沿って直線状に挿入される。
このため、蓋部165を基板140にねじ止めする際に、蓋部165にスポット溶接された締結金具167の金具ねじ孔166の中心を支点とした蓋部165の回動を規制することができ、蓋部165の面は、基板140の筒状部141の筒軸に対して正確に直交して固定される。
図10の(b)に示すように、蓋部165の周囲には、180度方向に蓋部165の周囲の一部が切り取られるように1対の幅広凹部187(凹部の一例)が形成されてもよい。幅広凹部187の長辺の長さ寸法は、筒状部141の内側面の短辺(正8角形の1辺)の長さ寸法と同じである。幅広凹部187の短辺の長さ寸法は、筒状部141の内部空間を露出させない長さ寸法とする。すなわち、幅広凹部187は、基板140の外側面145よりも外側に存在する。筒状部141の筒軸方向において、幅広凹部187は筒状部141の内部空間を露出させない。
図10の(b)に示すように、蓋部165の周囲には、蓋部165の周囲の一部が切り取られるように1対の弧状凹部186(凹部の一例)が設けられてもよい。弧状凹部186は、半円状又はU字状の形をしている。弧状凹部186の幅寸法及び奥行き寸法は、ポリイミドチューブ173が通過できる大きさであればよい。弧状凹部186の奥行き寸法は、筒状部141の内部空間を露出させない長さ寸法とする。すなわち、弧状凹部186は、基板140の外側面145よりも外側に存在する。筒状部141の筒軸方向において、弧状凹部186は筒状部141の内部空間を露出させない。
カバー11の内壁までの半径R>外縁突設部191の半径方向の長さR1>発光素子152の半径方向の高さR2>筒状部141の外側面145の最大高さR3
図10の(a)に示すように、外縁突設部191は、筒状部141の外側面145から、突出高さだけ、半径方向外側に突出している。突出高さは、筒状部141の筒軸方向に直交する断面における外縁突設部191の一辺と筒状部141の外側面145との距離である。
このように、幅広凹部187と弧状凹部186の場所を除き、蓋部165は、周囲に突出高さ寸法の幅を有する外縁突設部191を有していてもよい。
蓋隙間99の間隔は、1.5mm以上確保されるように組み立てられる。
2つの幅広凹部187は、光源部13をカバー11内に収納した後に、シリコーン18を充填するための充填孔の機能を持つ。そして、2つの幅広凹部187は、端部切欠き149と同様に、蓋部165の基板側の内部空間と口金側の内部空間との通気経路としての機能を持つ。
好ましくは、2つの弧状凹部186は、NIP鉄線172の経路が最短となる位置に設けられる。
2つの幅広凹部187や2つの弧状凹部186は、光源ユニット14が傾かないように蓋部165の最大外径を大きくしたことによって構造上必要となる構成である。すなわち、弧状凹部186と幅広凹部187とは、蓋部165の最大外径端とカバー11の内壁面との間隔を約0.5mm程度に狭めたことにより、電線とシリコーン18の通過経路を確保するものである。
締結金具167には、ねじ168を用いて筒状部141が固定される。この状態で、基板140の筒端部142の端面と蓋部165の裏面の間には、1.5mm以上の蓋隙間99が確保される。蓋隙間99があることによって、基板140の筒状部141の内部は密閉されることがなく通気性が維持される。
図10の(a)に示すように、筒状部141の外側面145には、カバー11の内壁面との隙間を調整する基板支持部材189を配置することができる。基板支持部材189は、外側面145おける錐状部143側の端部だけに存在してもよい。
基板支持部材189は、光源部13のカバー11への挿入を案内するガイド部品の一例である。
基板支持部材189は、発光素子152及び接続部156(配線パッド)を避けて配置される。
基板支持部の天頂部は、カバー11の内壁を傷つけないようにするために曲面を呈していることが好ましく、釣鐘型、ドーム型、蒲鉾型、ボール型等の形が好ましい。
基板支持部材189は、円周上における3箇所に均等間隔で(例えば120度毎に)、あるいは円周上における4箇所以上に均等間隔で配置されることが好ましい。
カバー11の内壁の半径R>基板支持部材189の高さ寸法>発光素子152の最大高さ寸法>筒状部141の外側面145の最大高さ寸法
なお、基板支持部材189の高さ寸法は、筒状部141に配置された発光素子152の最大高さ寸法と同じ寸法としてもよい。
光源部13をカバー11に挿入する際に、発光素子152であるLEDは、パッケージ内の断線等の機械的ストレスによる損傷を回避することができる。
基板支持部材189は、カバー11へ光源部13を挿入する初めの段階から光源部13をカバー11の中心に位置させる機能を有する。製造ばらつきがゼロであれば、理論的には、カバー11の内壁までの高さ寸法(筒状部141の外側面145とカバー11の内壁との距離)は、基板支持部材189の高さ寸法と同じ寸法とすることができ、基板支持部材189がある部分において、カバー11の中心軸と光源部13の中心軸とが完全に一致する。
水素:1070
酸素:2200
窒素:3300
二酸化炭素:1600
空気:2700
通気孔148のサイズを大きくするとシリコーン18を基板140とカバー11の間に充填する際に、シリコーン18が通気孔148を経由して、基板140の内部空間に漏れ出てしまうので、通気孔148のサイズは、シリコーン18が通過しないサイズ、例えば、概ね直径が1mm程度の大きさにする。あるいは、シリコーン18の充填前にシリコーン18を用いて通気孔148を目止め(コーキング)しておき、通気孔148からシリコーン18が基板140の内部空間に漏れ出てしまうことを防止するのがよい。なお、目止め(コーキング)には、粘着テープ等で貼合可能な多孔質膜(図示省略)を用いてもよい。
好ましくは、基板140の内部空間は、シリコーン18を充填せず空気で満たした状態とし、通気孔148からシリコーン18を経由して発光素子152に空気を取り込ませるのがよい。
外気−窪み110−口金隙間120−口金12の内部空間−管口162A−チップ管162−ステム口161−カバー11の内部空間−端部切欠き149と蓋隙間99−基板140の内部空間(空洞)−基板140の通気孔148−シリコーン18−発光素子152
光源ユニット14は、まず、平板のアルミニウム板を基材とする基板140の実装面に発光素子152であるLED、保護回路又は整流回路を構成する電子部品155等が実装される。
好ましくは、筒状部141と錐状部143とには、発光素子152のみを実装し、保護回路又は整流回路を構成する電子部品155は、連接部144に実装する。あるいは、少なくとも、保護回路を構成するヒューズFU、あるいは整流回路を構成するダイオードブリッジDBは連接部144に実装する。
連接部144は、筒軸Zと平行な折曲部157(折曲線)に沿って折り曲げ角度θで折り曲げる。
錐状部143は、筒軸Zと直交する折曲部157(折曲線)に沿って折り曲げる。
筒状部141は、筒軸Zと平行な折曲部157(折曲線)に沿って折り曲げる。
なお、予め、アルミニウム板の折曲部157(折曲線)に沿ってハーフエッチング処理を施して折り曲げ易くした場合は、専用の治具を用いずに折り曲げることができる。
折り曲げ後、電子部品155が実装されている連接部144を、所定の折り曲げ角度θを維持した状態で筒状部141の内部空間(空洞)側に畳み込み、基板140の合わせ面の固定部147の隙間が最小になるようにモール等の仮止め材で仮固定しておく。
錐状部143の各辺の隙間は、外側面145又は内側面146にマスキングテープを貼って、塞いでおく。
そして、錐状部143の各辺をはんだ付けする。はんだ付けされない部分は、錐状部143の基板隙間55となる。
はんだ付け後には、仮止め材を外し、マスキングテープをはがす。
折り曲げ角度θは、筒状部141の内側面146と連接部144とがなす角度である。
折り曲げ角度θは、電子部品155と基板140の裏面との絶縁距離D1が維持される角度であり、電子部品155の寸法及び連接部144において電子部品155が実装される位置を考慮して決定する角度である。
図8の(b)に示す折り曲げ角度θは、90度であり、折り曲げ角度θは、90度以下がよい。折り曲げ角度θを小さくすれば、絶縁距離D1は増加して好ましいが、連接部144と筒状部141とにまたがる配線回路が急角度で折り曲げられることを防止するため、折り曲げ角度θは、90度未満45度以上が好ましい。
まず、蓋部165に図10の(b)に示すランプマーク169をレーザ印字する。
蓋部165における口金12の側の面(表面)に、蓋部支持鋼線164をスポット溶接によって固定する。このとき、専用治具を用いて蓋部支持鋼線164を固定してもよい。
蓋部165における基板140の側の面(裏面)に、締結金具167をスポット溶接によって固定する。このとき、専用治具を用いて締結金具167を固定してもよい。
図10の(b)に示した締結金具167の締結側部185を基板140の内面に挿入し、金具ねじ孔166と基板ねじ孔150とにねじ168を通し、蓋部165の裏面と基板140の端面部の端面との間にある蓋隙間99の距離が1.5mm以上になるように固定する。
ポリイミドチューブ173にNIP鉄線172を挿通し、NIP鉄線172と蓋部165とが接触しないようにして電気的に絶縁する。
NIP鉄線172を、弧状凹部186の位置に嵌め込む。
NIP鉄線172の一端を基板140の接続部156(配線パッド)にはんだ付けする。
蓋部支持鋼線164を支持柱163にスポット溶接によって取り付ける。
NIP鉄線172の他端をスリーブ171にスポット溶接によって接続する。
リード線170をスリーブ171にスポット溶接によって接続する。
このようにして、光源部13が完成する。
図11は、実施の形態1に係る照明具の製造方法を示す図であり、シリコーン18の注入を説明する図である。
図11に示すように、一端が開放したカバー11に光源部13を挿入し、カバー11の開放部とステム160の端部とを溶融して結合する。
そして、チップ管162の管口162Aにシリコーンディスペンサー200の注入針201(専用ノズル)を挿入し、カバー11内部にシリコーンディスペンサー200から押し出されたシリコーン18を注入する。このとき、チップ管162の開口部を上向きにしてシリコーンディスペンサー200の注入針201を挿入する。つまり、カバー11は、口金12が取り付けられる側を上向きにして配置し、シリコーン18を注入針201の先端から重力により滴下させて注入する。
なお、蓋部165に1対の幅広凹部187が設けられている場合、カバー11は、一方の幅広凹部187が斜め下(図11では、左下側)になり、他方の幅広凹部187が斜め上(図11では、右上側)になるように、中心軸Oが垂直方向に対してθ1(例えば、概ね20度〜30度)傾けられる。
シリコーン18が注入されると同時に、注入されたシリコーン18の体積分だけ、カバー11内の空気は、図11の右上側にある幅広凹部187を通過して、注入針201とチップ管162の内面との隙間から照明具1の外部に流出する。
本実施の形態の効果を説明する。
光源ユニット14は、一つの基板140に発光素子152及び電子部品155配置して構成されており、別々の基板に実装した場合に必要となる、基板間を電気接続するための配線材が不要である。
光源ユニット14は、展開した状態で、同じ側の面に発光素子152及び電子部品155が配置されるので、工程を増やさずにこれらの部品を効率よく実装することができる。
光源ユニット14は、一つの基板140に発光素子152及び電子部品155を配置した状態で組み立てられて自立するように構成されており、基板140を保持固定する構成を簡素にすることができる。
光源ユニット14が組み立てられた状態で、外側面145には発光素子152のみが実装されており、筒状部141の内部に折り畳まれて配置される連接部144には発光素子152以外の電子部品155が実装されている。
このため、外側面145には発光素子152を効率的に配置することができる。つまり、外側面145の広い範囲に発光素子152を均等に配置することができるので、照明具1の発光が従来用いられてきたHIDランプにより近い均一な発光となりより広い配光を得ることができる。
また、外側面145に多くの発光素子152を配置することができるので、照明具1の光量(光束値)を増大させることができる。
さらに、電子部品155は、発光素子152から出射される光の経路ではない筒状部141の内部に配置されており、発光素子152から出射される光を吸収することがないので、光の利用効率を増大させることができる。
そして、光源ユニット14及びこれを用いた照明具1の外形サイズを小さくすることも可能となり、照明具1はさまざまな照明器具2に装着することが可能となるので器具装着率を向上させることができる。
図12は、実施の形態1に係る光源ユニットの変形例1を示す図である。
図12は、通気孔148の数を増加させ、端部切欠き149の数を増加させ、発光素子152の数を増加させた場合を示している。
通気孔148は、筒軸Zと平行な折曲部157(折曲線)すべてに形成されている。
端部切欠き149は、基板ねじ孔150がある矩形配置面を除いた残りの矩形配置面すべてに形成されている。
発光素子152は、基板ねじ孔150がある矩形配置面と接続部156がある矩形配置面とは、3個の発光素子152が配置されているが、残りの矩形配置面には、4個の発光素子152が配置されている。
図12に示すように、通気孔148あるいは端部切欠き149の数を増やすことによって、配置される発光素子152を増加させることができる。
図13は、実施の形態1に係る光源ユニットの変形例2を示す図であり、図13の(a)は光源ユニットの展開状態を示す図、図13の(b)は、光源ユニットの組立状態を示す図であり図8におけるA−A断面図である。
図13は、連接部144の寸法を変更した変形例である。
連接部144の連接始端86と連接終端87との長さW7は、図8の(b)に示した連接始端86と連接終端87との長さW6よりも長い。
図13の(b)に示すように、連接部144の連接終端87は、2個離れた折曲部157の内側に接している。
図13に示すように、折り曲げられた(畳まれた)連接部144の先端が筒状部141の内側面146における折曲部157に配置されることによって連接部144の移動が規制され、連接部144は筒状部141の内部(空洞)に安定して配置される。このため、折り曲げ角度θが、広がることがなく絶縁距離D1が安定して維持される。
連接部144の連接終端87を折曲部157の内側面146にはんだ付けすれば、連接部144の連接終端87が振動することがなく絶縁距離D1が確実に維持される。
図示しないが、連接部144の実装面に、放熱効果を高めるため、シリコーン18を配置してもよい。
連接始端86と連接終端87との間にある2個の矩形廃止面の内側面146と、連接部144の実装面との間にシリコーン18を充填することにより、電子部品155の熱がシリコーン18により放熱される。さらに、シリコーン18が接着剤の機能を有していれば、折り曲げ角度θが、広がることがなく絶縁距離D1が安定して維持される。
図14は、実施の形態1に係る光源ユニットの変形例3を示す図であり、図14の(a)は光源ユニットの展開状態を示す図、図14の(b)は光源ユニットの組立状態を示す図であり図8におけるA−A断面図である。
図14は、連接部144の寸法をさらに変更した変形例である。
連接部144の連接始端86と連接終端87との長さW8は、図13の(b)に示した連接始端86と連接終端87との長さW7よりも長い。
図14の(b)に示すように、連接部144の連接終端87は、3個離れた折曲部157の内側に接している。
図14に示すように、折り曲げられた(畳まれた)連接部144の先端が筒状部141の内側面146における折曲部157に配置されることによって連接部144の移動が規制され、連接部144は、筒状部141の内部(空洞)に安定して配置される。このため、折り曲げ角度θが、広がることがなく絶縁距離D1が安定して維持される。
連接部144の連接終端87を折曲部157の内側面146にはんだ付けすれば、連接部144の連接終端87が振動することがなく絶縁距離D1が確実に維持される。
図示しないが、連接部144の実装面に、放熱効果を高めるため、シリコーン18を配置してもよい。
連接始端86と連接終端87との間にある3個の矩形廃止面の内側面146と、連接部144の実装面との間にシリコーン18を充填することにより、電子部品155の熱がシリコーン18により放熱される。さらに、シリコーン18が接着剤の機能を有していれば、折り曲げ角度θが、広がることがなく絶縁距離D1が安定して維持される。
図15は、実施の形態1に係る光源ユニットの変形例4を示す図であり、図15の(a)は光源ユニットの展開状態を示す図、図15の(b)は光源ユニットの組立状態を示す図であり図8におけるA−A断面図である。
図15は、連接部144の寸法をさらに変更した変形例である。
連接部144の連接始端86と連接終端87との長さW9は、図14の(b)に示した連接始端86と連接終端87との長さW8よりも長い。
図15の(b)に示すように、連接部144の連接終端87は、4個離れた折曲部157の内側に接している。
図15に示すように、折り曲げられた(畳まれた)連接部144の先端が筒状部141の内側面146における折曲部157に配置されることによって連接部144の移動が規制され、連接部144は、筒状部141の内部(空洞)に安定して配置される。このため、折り曲げ角度θが、広がることもなく、さらに、狭くなることもなく、絶縁距離D1が安定して維持される。
図示しないが、連接部144の実装面に、放熱効果を高めるため、シリコーン18を配置してもよい。
連接始端86と連接終端87との間にある4個の矩形廃止面の内側面146と、連接部144の実装面との間にシリコーン18を充填することにより、電子部品155の熱がシリコーン18により放熱される。
図16は、実施の形態1に係る光源ユニットの変形例5を示す図であり、光源ユニットの展開状態を示す図である。
図17は光源ユニットの組立状態を示す図であり、図17の(a)は、図17の(b)におけるB−B断面図(ただし、A−A以下の断面図)、図17の(b)は、図17の(a)におけるA−A断面図である。
図15は、連接部144を、筒状部141の筒端部142と連接するように形成した変形例である。
連接部144の連接始端86と連接終端87との長さW10は、筒状部141の対抗する1対の内側面の距離をW3よりも長い。
図17の(a)に示すように、連接部144は、筒端部142で90度未満の折り曲げ角度θで折り曲げられており、連接部144の連接終端87は、筒状部141の対抗する内側面146に接している。
図17に示すように、折り曲げ角度θが90度未満で折り曲げられた(畳まれた)連接部144の先端が筒状部141の内側面146に配置されることによって連接部144の移動が規制され、連接部144は、筒状部141の内部(空洞)に安定して配置される。このため、折り曲げ角度θが、広がることがない。
図18は、実施の形態1に係る光源ユニットの変形例6を示す図であり、光源ユニットの展開状態を示す図である。
図19は、光源ユニットの組立状態を示す図であり、A−A断面図である。
図18は、接続部156を配置した連接部144を、筒状部141の筒端部142と連接するように形成した変形例である。
図18に示すように、連接始端86は、素子配置部92の筒状部141の筒軸Zと直交する端部と連接されている。
連接部144は、筒端部142で90度未満の折り曲げ角度θで折り曲げられており、連接部144の連接終端87は筒状部141の内部領域に存在する。
筒端部142から接続部156がなくなるので、筒端部142の広い範囲に発光素子152を均等に配置させたり、筒端部142に配置される発光素子152を増加させたりすることができる。
図20は、実施の形態1に係る光源ユニットの変形例7を示す図であり、光源ユニットの展開状態を示す図である。
図20は、連接部144に接続部156を配置した変形例である。
筒状部141から接続部156はなくなるので、筒端部142に配置される発光素子152を増加させることができる。
図20では、2個の接続部156のうち1個の接続部156だけ連接部144に配置した例を示しているが、2個の接続部156を連接部144に配置してもよい。
<<<変形例8>>>
図21は、実施の形態1に係る光源ユニットの変形例8を示す図であり、光源ユニットの展開状態を示す図である。
図22は、光源ユニットの組立状態を示す図であり、A−A断面図である。
図21は、連接部144に、接続部156を配置した連接部144aを連接した変形例である。
連接部144aは、連接部144に対して90度の折り曲げ角度で折り曲げられている。
筒状部141から接続部156はなくなるので、筒端部142に配置される発光素子152を増加させることができる。
また、接続部156が、筒端部142から見えるので、はんだ付けの作業がしやすい。
連接部144aには、接続部156のみを配置してもよいし、接続部156と共に電子部品155を配置してもよいし、電子部品155のみを配置してもよい。
筒状部141の内部領域30は、空間でもよいし、シリコーン18などの充填剤があってもかまわない。
筒状部141の形は、円柱でもよいし、三角柱、四角柱、その他の多角柱でもよい。
錐状部143は、なくてもよい。
上記の実施の形態において、発光素子として発光ダイオード(LED)を例示したが、半導体レーザ、有機EL(ElectroLuminescence)又は無機ELなどの発光素子を用いてもよい。
連接部144に、電子部品155と共に接続部156を配置してもよい。
連接部144に、発光素子152以外のすべての電子部品155を配置してもよい。
点灯回路は、発光素子152に供給する点灯電力を生成するための電源回路(図示省略)であってもよく、連接部144に、電源回路に使用される電子部品を配置してもよい。
連接部144は、複数存在してもよい。
連接部144の形状は、矩形でなくてもよく、三角形その他の多角形、円形、楕円形、リング形、又は、雲形でもよい。
以上のように、実施の形態1の光源ユニットは、内部領域30を有する筒状部141と、筒状部141の外側面145に配置された発光素子152と、発光素子152を点灯する点灯回路に使用された電子部品155と、電力を供給する電線と接続された接続部156とを備えている。
そして、電子部品155と接続部156との少なくともいずれかは、筒状部141の内部領域に配置されている。
連接部144は、素子配置部92の端部と連接されており、連接部144は、素子配置部92の端部から内部領域に向かって存在している。
連接部144は、素子配置部92の端部から内部領域に向けて折り曲げられた状態で、内部領域に配置されている。
図9に示すように、連接始端86は、素子配置部92の筒状部141の筒軸Zと平行な端部と連接されている。
あるいは、図18に示すように、連接始端86は、素子配置部92の筒状部141の筒軸Zと直交する端部と連接されていてもよい。
あるいは、図13、図14、図15に示すように、連接部144の連接終端87は、筒状部の内側面146に接触していてもよい。
図23は、光源ユニット14を、筒状部141を形成しているヒートシンク210の外側面145に発光素子152を実装したフレキシブル基板220(FPC)を貼合する構成とした形態を示す図である。
図23の(a)は、フレキシブル基板220の組立状態図、図23の(b)は、図23の(a)におけるフレキシブル基板220のA−A断面図である。
図23の(c)は、ヒートシンク210の構成図、図23の(d)は、図23の(c)におけるヒートシンク210のA−A断面図である。
図23の(e)は、光源ユニット14のA−A断面図である。
図23の(f)は、筒端部142における連接部144の断面図である。
また、実施の形態2では、基板140は、発光素子152を搭載し、ヒートシンク210の外側面145に配置されたフレキシブル基板220である。
フレキシブル基板220は、素子配置部92と、素子配置部92と連接した連接部144とを有する。
素子配置部92は、発光素子152を搭載している。
連接部144は、電子部品155を搭載している。
フレキシブル基板220は、筒状部141を形成しているヒートシンク210の外側面145に配置された基板であり、フレキシブル基板220は、ヒートシンク210に接着剤で貼付されている。
図23では、連接部144を折り曲げない状態の8角柱のフレキシブル基板220を製造し、連接部144を折り曲げる前に8角柱のヒートシンク210を8角柱のフレキシブル基板220に挿入して接着固定する場合を示している。
その後、連接部144をU字状に内部領域側に折り曲げて、連接部144をヒートシンク210の内側面146に接着固定する。
図23の(f)に示すように、フレキシブル基板220は、筒状部141の筒端部142でU字状に折り曲げられており、素子配置部92は、筒状部141の外側面145に配置され、連接部144は、筒状部141の内側面146に配置されている。
このように、フレキシブル基板220に連接部144を形成することによって、連接部144を筒状のヒートシンクの内部領域30(空洞)に配置することができる。
図示しないが、ヒートシンク210に、筒端部142から折り曲げ角度θが90度未満の傾斜板を形成し、傾斜板に連接部144を固定してもよい。
また、連接部144に、電子部品155と接続部156との少なくともいずれかあるいは両方を搭載してもよいし、連接部144に、電子部品155のみ、又は、接続部156のみを搭載してもよい。
図24は、光源ユニット14を、筒状部141を形成しているヒートシンク210の外側面145に発光素子152を実装したフレキシブル基板220(FPC)を貼合する構成とした形態を示す図である。
図24の(a)は、光源ユニットを示す図、図24の(b)は、1本のフレキシブル基板220を示す図、図24の(c)と(d)とは、図24の(a)におけるB−B断面図である。
フレキシブル基板220は、発光素子152を搭載したリボン状又は帯状をした柔軟性のある基板である。
図24では、8角柱のヒートシンク210に対して、8本のフレキシブル基板220を固定している場合を示している。
フレキシブル基板220は、筒状部141を形成しているヒートシンク210の外側面145に配置された基板であり、フレキシブル基板220は、ヒートシンク210に接着剤で貼付されている。
図24の(c)に示すように、フレキシブル基板220は、筒状部141の筒端部142でU字状に折り曲げられており、素子配置部92は、筒状部141の外側面145に配置され、連接部144は、筒状部141の内側面146に配置されている。
このように、フレキシブル基板220に連接部144を形成することによって、連接部144を筒状のヒートシンクの内部領域(空洞)に配置することができる。
図24の(c)に示すように、8本のフレキシブル基板220に連接部144を設けて筒状部141の内側面146に配置してもよい。
あるいは、図24の(d)に示すように、2本のフレキシブル基板220に連接部144を設けて筒状部141の内側面146に配置してもよい。
あるいは、図示しないが、1本のフレキシブル基板220のみに連接部144を設けて筒状部141の内側面146に配置してもよい。
また、図示しないが、ヒートシンク210に、筒端部142から折り曲げ角度θが90度未満の傾斜板を形成し、傾斜板に連接部144を固定してもよい。
また、連接部144に、電子部品155と接続部156とを搭載してもよいし、連接部144に、電子部品155のみ、又は、接続部156のみを搭載してもよい。
実施の形態3として、実施の形態1又は2に示した照明具1を用いた照明装置1000の例を説明する。
図25から図28に示すように、照明具1は、照明装置1000のソケット1010に物理的に取り付けられた状態で、照明具1の発光素子152を点灯させる点灯電力を生成する点灯装置1004に電気的に接続されることによって発光素子152を点灯する。
照明装置1000は、実施の形態1で説明した照明具1が取り付けられた照明器具2を有している。
照明器具2は、ソケット1010と器具カバー1011とを有している。
照明装置1000は、地面に立てられた支柱1001を有している。支柱1001の下部から、商用交流電源1020に接続された導入線1002が引き込まれている。
支柱1001の下部には、点灯装置1004を配置した電源配置部1003がある。点灯装置1004は、導入線1002から入力した交流電源を直流電源に変換して支柱内電線1005に出力する。支柱内電線1005は、ソケット1010に接続されている。
照明装置1000は、実施の形態1で説明した照明具1が取り付けられた照明器具2を有している。照明器具2は、ソケット1010と器具カバー1011とを有している。ソケット1010は、ソケット配置部1012に上向きに取り付けられている。
その他の構成は、図25と同様なので、説明を省略する。
照明装置1000は、実施の形態1で説明した照明具1が取り付けられた照明器具2を有している。照明器具2は、ソケット1010と器具カバー1011とを有している。ソケット1010は、ソケット配置部1012に下向きに取り付けられている。
その他の構成は、図25と同様なので、説明を省略する。
照明装置1000は、実施の形態1で説明した照明具1が取り付けられた照明器具2を有している。照明器具2は、ソケット1010と笠1014とを有している。
ソケット1010は、ソケット配置部1012に下向きに取り付けられている。
照明器具2は、天井5000から吊下部1013により支柱1001を介して吊り下げられている。
Claims (9)
- 内部領域を有する筒状部と、
前記筒状部の外側面に配置された発光素子と、
前記発光素子を点灯する点灯回路を構成する電子部品と、
前記発光素子に電力を供給する電線と接続された接続部と
を備え、
前記電子部品と前記接続部との少なくともいずれかは、前記筒状部の内部領域に配置されており、
前記筒状部は、前記発光素子を搭載した素子配置部と、前記電子部品と前記接続部の少なくともいずれかを搭載した連接部とを有する基板により形成され、
前記連接部は、前記素子配置部の端部と連接されており、
前記連接部は、前記素子配置部の端部から前記内部領域に向かって存在しており、
前記連接部は、前記素子配置部の端部と連接した連接始端と、連接始端と反対側になる連接終端とを有し、
前記素子配置部は、一端に端部の一部切り取られた連接受け部と固定部とを有し、他端に前記連接始端と固定部とを有し、
前記一端の固定部は、前記内部領域を形成するように、前記他端の固定部に固定されている光源ユニット。 - 前記連接部は、前記素子配置部の端部から前記内部領域に向けて折り曲げられた状態で、前記内部領域に配置されている請求項1に記載の光源ユニット。
- 前記連接始端は、前記素子配置部の筒状部の筒軸Zと平行な端部と連接されている請求項1又は請求項2に記載の光源ユニット。
- 前記連接部の連接終端は、前記内部領域に配置されている請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の光源ユニット。
- 前記連接部の連接終端は、前記筒状部の内側面に接触している請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光源ユニット。
- 前記筒状部は、ヒートシンクにより形成され、
前記基板は、前記ヒートシンクの外側面に配置されたフレキシブル基板である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の光源ユニット。 - 前記フレキシブル基板は、前記筒状部の筒端部で折り曲げられており、
前記素子配置部は、前記ヒートシンクの外側面に配置され、前記連接部は、前記ヒートシンクの内側面に配置されている請求項6に記載の光源ユニット。 - 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の光源ユニットと、
前記光源ユニットを照明器具に装着する口金とを備えた照明具。 - 請求項8に記載の照明具と、
前記照明具を装着した照明器具とを備えた照明装置。
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