JP6921158B2 - 光源ユニット及び照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源ユニット及び照明装置に関するものである。

ＬＥＤとコンデンサ等の点灯回路部品とを同一の基板に実装した長尺のＬＥＤ照明灯がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−３２１３号公報

従来のＬＥＤ照明灯では、円筒状のパイプ部材の内周面に長尺方向に沿って１対の凹部が形成され、これら１対の凹部によって基板が長尺方向の全体に亘って保持される。基板の短尺方向の両端部は、長尺方向の全体に亘って凹部に嵌め込まれるため、基板の短尺方向の中央部にしか点灯回路部品を実装できないという課題がある。凹部を小さくすれば、その分だけ点灯回路部品を実装するためのスペースが広がるが、基板を確実に保持できなくなり、ＬＥＤ照明灯の信頼性が損なわれるおそれがある。

本発明は、光源ユニットの基板の点灯回路を配置するためのスペースを広くとりながら、基板を確実に支持することを目的とする。

本発明の一態様に係る光源ユニットは、
発光素子が配置される光源基板部と、前記発光素子を点灯させる点灯回路が配置される電源基板部とを有し、前記電源基板部と前記光源基板部とが長手方向に隣接して一体に成形され、短手方向における前記電源基板部の寸法が前記光源基板部の寸法よりも大きい長手状の基板と、
前記基板が支持される支持体であって、短手方向における寸法が前記電源基板部の寸法よりも大きい長手状の支持体と
を備える。

本発明では、基板の点灯回路が配置される部分の幅が、基板の発光素子が配置される部分の幅よりも大きくなっており、基板の点灯回路を配置するためのスペースを広くとりながら、基板を確実に支持することが可能となる。

実施の形態１に係る照明装置の斜視図。 実施の形態１に係る光源ユニットの斜視図。 実施の形態１に係る光源ユニットのＡ−Ａ断面図。 実施の形態１に係る光源ユニットの部分断面図。 実施の形態１に係る光源ユニットの支持体及び基板の斜視図。 実施の形態１に係る光源ユニットの支持体及び基板の分解斜視図。 実施の形態２に係る光源ユニットの支持体及び基板の斜視図。 実施の形態２に係る光源ユニットの支持体及び基板の分解斜視図。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一又は相当する部分については、その説明を適宜省略又は簡略化する。また、実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「表」、「裏」といった配置や向き等は、説明の便宜上、そのように記しているだけであって、装置、器具、部品等の配置や向き等を限定するものではない。装置、器具、部品等の構成について、その材質、形状、大きさ等は、本発明の範囲内で適宜変更することができる。

実施の形態１．
本実施の形態に係る装置の構成、本実施の形態の効果を順番に説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１を参照して、本実施の形態に係る装置である照明装置１０の構成を説明する。

照明装置１０は、光源ユニット１１と、光源ユニット１１が着脱自在に装着される照明器具１２とを備える。照明装置１０は、固定具を介して天井に取り付けられ、光源ユニット１１が点灯することによって床面及び室内空間を照らす。なお、照明装置１０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、他の場所或いは他の用途に用いられるものであってもよい。

照明器具１２は、器具本体１３と、１対のソケット１４とを備える。

図示していないが、器具本体１３には、電源ボックスが収納される。電源ボックスには、スイッチを入れるとソケット２２を介して光源ユニット１１に給電し、スイッチを切ると給電を停止する電源装置が収納される。

ソケット１４は、器具本体１３の長手方向の両端部に取り付けられる。ソケット１４は、光源ユニット１１と電気接続される。給電ソケット１４には、光源ユニット１１を保持する役割もある。

図２及び図３及び図４及び図５及び図６を参照して、光源ユニット１１の構成を説明する。

ここで、図３は、図２に示した光源ユニット１１をＡ−Ａ線で切断した断面を示した図である。なお、図３では、口金３０を省略している。図４は、図２に示した光源ユニット１１を長手方向に沿って切断した縦断面の一部を示した図である。

光源ユニット１１は、本実施の形態では、直管形ランプであるが、他の形状のランプであってもよい。

図２及び図３及び図４に示すように、光源ユニット１１は、長手状のカバー２０と、１対の口金３０と、長手状の支持体４０と、長手状の基板５０とを備える。

カバー２０は、支持体４０と基板５０とを収納する。カバー２０は、円筒形である。カバー２０は、押し出し成形が可能な樹脂材料で形成される。樹脂材料としては、透光性を有する任意の材料を用いることができるが、本実施の形態では、ポリカーボネート（ＰＣ）が用いられる。カバー２０には、光源ユニット１１の設計仕様に応じて、拡散、反射、演色等の機能を持たせてもよい。カバー２０は、本実施の形態では、拡散材を混ぜ込んだ
ポリカーボネートで形成され、光を拡散透過する乳白色管である。なお、カバー２０の材料は、樹脂材料に限られず、ガラス材であってもよい。また、カバー２０の少なくとも一部に出光する領域があればよいため、出光側の材料を透光樹脂、出光側と逆側の材料を白色高反射樹脂としてもよい。

口金３０は、カバー２０の長手方向の両端部に取り付けられる。口金３０は、給電用の１対の端子３１と、端子３１が埋め込まれる筐体３２とを有する。端子３１と筐体３２は、インサート成形等で一体に形成されたり、端子３１を予め筐体３２に設けられた端子取付孔（図示省略）に圧入固定等することで一体的に構成されたりする。口金３０は、本実施の形態では、Ｇ１３型の口金であるが、Ｇ５型の口金、ＧＸ１６ｔ−５型の口金等、他の種類の口金でもよい。筐体３２は、絶縁性を有する樹脂材料で形成される。筐体３２には、ねじ孔３３が設けられる。また、図示していないが、筐体３２には、光源ユニット１１を装着できる照明器具１２の種類を示す文字又は図形が記されているものとする。

支持体４０は、放熱機能を持っていなくてもよいが、本実施の形態では、ヒートシンクであり、後述する発光素子６１、点灯回路部品６２，６３から発生する動作熱をカバー２０に伝導して外部に放散する。支持体４０は、光源ユニット１１を長手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。支持体４０は、押し出し成形が可能な金属材料で形成される。支持体４０の金属材料としては、アルミニウム、鉄等を用いることができる。なお、支持体４０の材料は、金属材料に限られず、高熱伝導樹脂であってもよい。

図５及び図６に示すように、基板５０は、光源基板部５１と、電源基板部５２とを有する。光源基板部５１には、発光素子６１が配置される。電源基板部５２には、発光素子６１を点灯させる点灯回路が配置される。電源基板部５２には、具体的には、点灯回路を構成する部品である点灯回路部品６２，６３が配置される。

発光素子６１は、点灯回路から給電されて点灯する。発光素子６１は、本実施の形態では、ＬＥＤである。ＬＥＤとしては、４４０ｎｍ（ナノメートル）から４８０ｎｍ程度の波長の青色光を発するＬＥＤチップ上に青色光を黄色光に波長変換する蛍光体を配してパッケージ化した擬似白色ＬＥＤを用いることができる。なお、発光素子６１は、ＬＥＤに限らず、有機ＥＬ、レーザダイオード等、他の種類の固体発光素子であってもよい。また、発光素子６１の数は、複数に限らず、１つであってもよい。

図４に示すように、本実施の形態において、基板５０は、長手方向の少なくとも一端部が電源基板部５２であり、点灯回路が口金３０の端子３１と電気接続される。具体的には、電源基板部５２に実装された点灯回路部品６２を含む点灯回路が、電線３４によって端子３１と電気接続される。そして、基板５０の表面は、高い反射率を有する高反射レジスト層によって覆われている（図示省略）。高反射レジスト層は、例えば、基材にシリコーン系の樹脂材料を使用したシリコーン系高反射レジスト層である。シリコーン系高反射レジスト層は、電力を生成したり供給したりする導電経路を構成するために基板５０の表面に敷設された導電層を覆い、少なくとも発光素子６１の発光方向に露出する。シリコーン系高反射レジスト層は、発光素子６１が接合される部分を除く基板５０の実装面の全体に敷設される。

図５及び図６に示すように、本実施の形態において、基板５０は、長手方向の両端部が電源基板部５２であり、点灯回路が長手方向の両端部に分散して配置される。具体的には、点灯回路を構成する部品の一部である点灯回路部品６２が、基板５０の長手方向の一端にある電源基板部５２に実装され、点灯回路を構成する部品の残りである点灯回路部品６３が、基板５０の長手方向の他端にある電源基板部５２に実装される。本実施の形態では
、点灯回路を構成する部品のうち、１次側回路の部品が点灯回路部品６２、２次側回路の部品が点灯回路部品６３であるとするが、どの部品をどちらの電源基板部５２に配置するかは任意に決めることができる。なお、それぞれの電源基板部５２において、点灯回路部品６２，６３は、片面のみに実装されてもよいし、両面に実装されてもよい。即ち、点灯回路は、電源基板部５２の片面のみに配置されてもよいし、電源基板部５２の両面に分散して配置されてもよい。

商用電源等の外部電源から供給される交流電力は、照明器具１０２に内蔵された電源装置から、ソケット１４、端子３１、電線３４を介して、電源基板部５２に配置された点灯回路に入力される。入力された交流電力は、点灯回路によって直流電力に変換される。点灯回路から出力される直流電力は、基板５０に形成された回路パターン等を介して、発光素子６１に入力され、点灯電力として利用される。

図５及び図６に示すように、基板５０の電源基板部５２と光源基板部５１は、基板５０の長手方向に隣接して一体に成形される。即ち、電源基板部５２と光源基板部５１は、互いに連続するように同一の基板５０に形成される。基板５０の短手方向における電源基板部５２の寸法Ｄ２，Ｄ３は、基板５０の短手方向における光源基板部５１の寸法Ｄ１よりも大きい。なお、基板５０の長手方向の一端にある電源基板部５２の幅Ｄ２と、基板５０の長手方向の他端にある電源基板部５２の幅Ｄ３は、本実施の形態では同じ寸法であるが、光源基板部５１の幅Ｄ１よりも大きければ、互いに異なる寸法であってもよい。

図３及び図４に示すように、支持体４０は、１つの基板支持部４１と、１対の側壁部４２と、１対の鍔部４３と、１対の他の側壁部４４と、１つの底壁部４５と、１つのねじ止め部４６とを有する。

基板支持部４１及び側壁部４２によって、支持体４０の長手方向に延びる溝４７が設けられる。支持体４０は、基板５０の光源基板部５１が溝４７に嵌められることで基板５０を支持する。支持体４０の短手方向における溝４７の寸法Ｄ４は、基板５０の短手方向における光源基板部５１の寸法Ｄ１以上である。支持体４０の短手方向における溝４７の寸法Ｄ４は、基板５０の短手方向における電源基板部５２の寸法Ｄ２，Ｄ３よりも小さいことが望ましい。即ち、溝４７の幅Ｄ４は、光源基板部５１の幅Ｄ１以上、かつ、電源基板部５２の幅Ｄ２，Ｄ３未満であることが望ましい。溝４７の長さは、光源基板部５１の長さよりも短ければよいが、支持体４０と基板５０との接触面積をなるべく大きくするため、光源基板部５１の長さと同じであることが望ましい。

基板支持部４１には、接着剤、両面テープ等の接着部材４９を用いて基板５０の光源基板部５１が貼り付けられて固定される。なお、基板５０の光源基板部５１は、ねじ止め等、他の方法を用いて基板支持部４１に固定されてもよい。

側壁部４２は、基板支持部４１の両側から立ち上がる。側壁部４２は、基板支持部４１に基板５０の光源基板部５１を設置する際の位置決めの機能を有する。

鍔部４３は、側壁部４２が立ち上がる方向に対して垂直に側壁部４２から外側に延びて、カバー２０の内周面に接近又は接触する。

他の側壁部４４は、側壁部４２から、鍔部４３がある側と反対側に延びる。

底壁部４５は、カバー２０の内周面に接近又は接触しながら、カバー２０の内周面に沿って円弧状に延び、他の側壁部４４同士をつなげる。底壁部４５の円弧状に延びる面とカバー２０の内周面との間には、接着剤、又は、熱伝導グリース、熱伝導シート等の熱伝導
部材が設けられていてもよい。接着剤又は熱伝導部材を配するかどうかは、使用する発光素子６１等の耐熱温度、寿命、強度等から適宜決定すればよい。

少なくとも鍔部４３及び底壁部４５は、発光素子６１の動作熱をカバー２０の外部に放散する経路となる。

また、少なくとも鍔部４３の上面には、高い反射率の樹脂材料が薄膜状に敷設されており（図示省略）、発光素子６１から出射された光、カバー２０に反射して光源ユニット１１の内部に戻された光を光源ユニット１１の照射側に反射させる。高い反射率の樹脂材料は、例えばシリコーン系の樹脂材料である。

底壁部４５には、ねじ止め部４６が設けられる。ねじ止め部４６は、光源ユニット１１の外側から、口金３０のねじ孔３３を通して、カバー２０の内周面の軸方向に挿入されるねじ３５をねじ込むための構造体である。ねじ止め部４６には、ねじ３５がねじ込まれるねじ孔４８が設けられている。つまり、ねじ孔４８は、底壁部４５に、カバー２０の内周面の軸方向に沿って設けられている。ねじ３５は、支持体４０と口金３０とを締結するための締結部材である。ねじ孔４８は、この締結部材が挿入される穴である。ねじ孔４８にねじ３５がねじ込まれることで、口金３０が支持体４０に固定される。なお、口金３０は、他の方法によりねじ止めされてもよいし、ねじ止め以外の方法により固定されてもよい。

＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
本実施の形態では、基板５０の点灯回路が配置される部分の幅Ｄ２，Ｄ３が、基板５０の発光素子６１が配置される部分の幅Ｄ１よりも大きくなっており、基板５０の発光素子６１が配置される部分が支持体４０の溝４７に嵌められることで基板５０が支持される。このため、本実施の形態によれば、基板５０の点灯回路を配置するためのスペースを広くとりながら、基板５０を確実に支持することが可能となる。したがって、光源ユニット１１の信頼性が向上する。

本実施の形態では、１つの長尺の回路基板にＬＥＤを点灯させる電源回路とＬＥＤとを実装し、かつ、回路基板の両面に電源回路を分配することにより、基板スペースを有効に活用することが可能となる。

本実施の形態では、１つの長尺の回路基板の両端部の幅が中央部の幅よりも広くなっているため、１つの回路基板と直管形ＬＥＤランプの剛性主構造体である金属ヒートシンクとを接合する際の位置決めが容易になり、組み立て性が向上する。

本実施の形態では、電源回路とＬＥＤとを同一の回路基板に配置しているため、回路基板間のはんだ付けによる接続が不要であり、環境面においても優れ、また、部品点数等が削減できることから、コスト面においても優れたランプを提供することができる。

蛍光ランプ用照明器具の種類として、グロー式、ラピッドスタータ式、インバータ式といった様々な種類があるが、本実施の形態では、直管形ＬＥＤランプが、どの照明器具に対応できるのかをランプ口金部へ表示することで、使用時の安全性を高めることができる。

本実施の形態では、基板５０の表面は高い反射率を有する高反射レジスト層によって覆われており、鍔部４３の上面には高い反射率の樹脂材料が薄膜状に敷設されている。このため、発光素子６１から出射される光を、光源ユニット１１の照射光として高効率に取り出すことができる。

＊＊＊他の構成＊＊＊
本実施の形態では、基板５０の形が長手方向において対称であるが、光源ユニット１１の組み立て時の基板５０の向きを規制するために、基板５０の長手方向端部を異形にし、１方向でしか組み立てられないようにしてもよい。或いは、シルク印刷等で基板５０の表面に向きを示す印又は色を表示することにより、光源ユニット１１の組み立て時の基板５０の向きを規制してもよい。なお、シルク印刷に代えて、高反射レジストに基板５０の向きを示すアパーチャを形成してもよく、このようにするとシルク印刷の工程を省略することができる。さらに、電子透かし等の方法を用いて製造装置が基板５０の向きを認識できるようにしてもよい。

本実施の形態では、光源ユニット１１が、筒形の外郭であるカバー２０内に基板５０とヒートシンクとを挿入するタイプであるが、断面が半円形の透光性を有する外郭と、断面が半円形のヒートシンクとを組み合わせ、全体として断面が円形となる構造を採用してもよい。

口金３０を包み込むようにフィルムを取り付け、そのフィルムの表面に注意表示を付与してもよい。

実施の形態２．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。

本実施の形態では、光源ユニット１１の支持体４０及び基板５０の形が、実施の形態１と異なる。

図７及び図８を参照して、光源ユニット１１の構成を説明する。

基板５０は、光源基板部５１と、電源基板部５２とに加えて、他の光源基板部５３を有する。他の光源基板部５３には、他の発光素子６４が配置される。

他の発光素子６４は、点灯回路から給電されて点灯する。他の発光素子６４は、発光素子６１と同じように、本実施の形態では、ＬＥＤであるが、有機ＥＬ、レーザダイオード等、他の種類の固体発光素子であってもよい。また、他の発光素子６４の数は、複数に限らず、１つであってもよい。

図７及び図８に示すように、基板５０の電源基板部５２と光源基板部５１と他の光源基板部５３は、基板５０の長手方向に順番に並んで一体に成形される。即ち、電源基板部５２と光源基板部５１と他の光源基板部５３は、順番に連続するように同一の基板５０に形成される。基板５０の短手方向における電源基板部５２の寸法Ｄ２，Ｄ３は、実施の形態１と同じように、基板５０の短手方向における光源基板部５１の寸法Ｄ１よりも大きい。基板５０の短手方向における他の光源基板部５３の寸法Ｄ５は、基板５０の短手方向における光源基板部５１の寸法Ｄ１よりも大きい。なお、基板５０の長手方向の一端にある電源基板部５２の幅Ｄ２と、基板５０の長手方向の他端にある電源基板部５２の幅Ｄ３と、他の光源基板部５３の幅Ｄ５は、本実施の形態では同じ寸法であるが、光源基板部５１の幅Ｄ１よりも大きければ、それぞれ異なる寸法であってもよい。

本実施の形態では、基板５０の他の光源基板部５３は、支持体４０の溝４７に嵌らないため、支持体４０の溝４７を形成する１対の側壁部４２の一部が切り欠かれている。支持体４０は、基板５０の光源基板部５１が溝４７に嵌められ、基板５０の他の光源基板部５３が側壁部４２の切り欠き７１に嵌められることで基板５０を支持する。

なお、基板５０の光源基板部５１、電源基板部５２、他の光源基板部５３の個数は、適宜変更することができる。一例として、基板５０が、光源基板部５１を３つ、電源基板部５２を２つ、他の光源基板部５３を２つ有していてもよい。この場合、基板５０の長手方向に沿って、第１の電源基板部５２、第１の光源基板部５１、第１の他の光源基板部５３、第２の光源基板部５１、第２の他の光源基板部５３、第３の光源基板部５１、第２の電源基板部５２が順番に並ぶような構成をとることができる。

また、図７及び図８に示した他の光源基板部５３を、電源基板部５２に置き換えてもよい。

本実施の形態によれば、１つの回路基板と直管形ＬＥＤランプの剛性主構造体である金属ヒートシンクとを接合する際の位置決めがさらに容易になり、組み立て性が一層向上する。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらの実施の形態のうち、いくつかを組み合わせて実施しても構わない。或いは、これらの実施の形態のうち、いずれか１つ又はいくつかを部分的に実施しても構わない。具体的には、これらの実施の形態の説明において「部」として説明するもののうち、いずれか１つのみを採用してもよいし、いくつかの任意の組み合わせを採用してもよい。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

１０ 照明装置、１１ 光源ユニット、１２ 照明器具、１３ 器具本体、１４ ソケット、２０ カバー、３０ 口金、３１ 端子、３２ 筐体、３３ ねじ孔、３４ 電線、３５ ねじ、４０ 支持体、４１ 基板支持部、４２ 側壁部、４３ 鍔部、４４ 他の側壁部、４５ 底壁部、４６ ねじ止め部、４７ 溝、４８ ねじ孔、４９ 接着部材、５０ 基板、５１ 光源基板部、５２ 電源基板部、５３ 他の光源基板部、６１ 発光素子、６２ 点灯回路部品、６３ 点灯回路部品、６４ 他の発光素子、７１ 切り欠き。

Claims (6)

1. 発光素子が配置される光源基板部と、前記発光素子を点灯させる点灯回路が配置される電源基板部とを有し、前記電源基板部と前記光源基板部とが長手方向に隣接して一体に成形された長手状の基板と、
   前記基板が支持される支持体であって、短手方向における寸法が前記電源基板部の寸法よりも大きい長手状の支持体と
   を備え、
   前記光源基板部は、
   前記基板の短手方向における寸法が前記電源基板部の寸法よりも小さい第１光源基板部と、
   前記基板の短手方向における寸法が前記第１光源基板部の寸法よりも大きい第２光源基板部と
   を有し、
   前記電源基板部は、前記第１光源基板部の短手方向における寸法の内側と外側とに前記点灯回路の点灯回路部品を配置している光源ユニット。
2. 前記電源基板部は、
   前記基板の長手方向における端部の側に配置される請求項１に記載の光源ユニット。
3. 前記光源基板部は、
   前記基板の長手方向における中央部の側に配置される請求項１または請求項２に記載の光源ユニット。
4. 前記点灯回路の少なくとも一部は、
   前記発光素子よりも前記基板の長手方向における端部の側に配置される請求項１から請求項３の何れか一項に記載の光源ユニット。
5. 前記点灯回路の少なくとも一部は、
   前記発光素子よりも前記基板の短手方向における端部の側に配置される請求項１から請求項４の何れか一項に記載の光源ユニット。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の光源ユニットを備えた照明装置。

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