JP7016245B2 - 基板固定構造、照明装置及び基板固定方法 - Google Patents
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Description
特に、光源ユニットに用いることが好適な基板固定構造及び基板固定方法に関するものである。
また、光源の粒粒感を抑制するとともに、所定の透過効率及び配光角度を得ることができる光源ユニット及びその製造方法に関するものである。
基板と、
取り付け部材と、
前記基板を前記取り付け部材に固定する固定カバーと
を備える。
前記固定カバーは、
基板を固定する第1固定部と、
第1固定部が固定する基板とは異なる形状の基板を固定する第2固定部と
を有する。
本実施の形態に係る装置の構成、本実施の形態に係る装置の組み立て手順、本実施の形態の効果を順番に説明する。
図1から図11を参照して、本実施の形態に係る装置である照明装置900の構成を説明する。
本実施の形態に係る装置である照明装置900の組み立て手順を説明する。
本実施の形態では、取り付け面425の光源モジュール410が固定された領域に隣接する位置に、光源モジュール410の位置決めのための取り付け補助部材430が設置される。このため、本実施の形態によれば、光源ユニット400を組み立てやすくなる。
本実施の形態では、第1凸部434及び第2凸部453がそれぞれ第1穴150及び第2穴160に引っ掛かることで、照明ユニット300が枠体100に固定されるが、第1凸部434と第1穴150との位置関係、或いは、第2凸部453と第2穴160との位置関係が逆でもよい。即ち、第1凸部434が立ち上がり部120に設けられ、第1穴150が取り付け補助部材430に設けられてもよい。また、第2凸部453が立ち上がり部120に設けられ、第2穴160がバネ450又は固定カバー440等に設けられてもよい。
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、図13から図15を用いて、基板固定構造について説明する。
本実施の形態では、固定カバー440の形状が実施の形態1と異なる。
図13は、固定カバー440が第1基板31と第2基板32を固定している状態を示している。
図13の(a)は、固定カバー440の第1固定部41が第1基板31を押えている状態を示している。
図13の(b)は、固定カバー440の第2固定部42が第2基板32を押えている状態を示している。
以下、第1基板31と第2基板32とを区別する必要がない場合は、単に、基板412ということにする。
固定カバー440は、基板412を固定する第1固定部41と、第1固定部41が固定する基板とは異なる形状の基板を固定する第2固定部42とを有する。
第1固定部41及び第2固定部42は、固定カバー440と一体に形成されている。
第2固定部42は、第2固定部42のみで、第1基板31よりサイズが大きい第2基板32を固定する。
ここで、サイズが異なるとは、形、面積、及び、長さのいずれかが異なることをいう。
第2基板32は、例えば、低電力出力の光源に使用する基板であり、樹脂材で形成されており、金属材より放熱性は低い。
また、第1基板31は第2基板32より面積が小さく、厚さも厚く形成されている。
なお、仮に第1基板31と第2基板32を同じ厚さにしたとしても、第1基板31はアルミニウム材のため、取り付け部材420との間に絶縁シート480を設ける必要があり、絶縁シート480の分だけ厚さが厚くなる。
取り付け部材420から第1基板31の板表面45まで高さH1は、取り付け部材420から第2基板32の板表面45までの高さH2より高い。
固定カバー440のカバー裏面48からの第1固定部41の突出長さT1は、固定カバー440のカバー裏面48からの第2固定部42の突出長さT2より小さい。
そして、以下の関係がある。
T1+H1=T2+H2
図13の(b)に示すように、第2固定部42は、第1固定部41よりも高さが高く第1固定部41よりも外側にあるので、第1固定部41と干渉することなく第2基板32を取り付け部材420に押圧することができる。
固定カバー440のカバー表面47の形状は、前述した実施の形態と同じである。
図15は、固定カバー440のカバー裏面48の斜視図である。
固定カバー440のカバー裏面48には、第1固定部41と第2固定部42とが形成されている。
第1固定部41は、第2固定部42より内側に配置されている。
第1基板31は、厚さが厚く金属製なので、変形、捲れが生じにくい。このため、第1固定部41は、第1基板31の外周に近い縁部33を押さえる必要はなく、第1基板31の縁部33の中央に近い部分を押さえている。
第2固定部42は、第2基板32の複数個所の縁部33を取り付け部材420に向けて押し付ける複数の第2押圧部44を有する。
第2基板32は厚さが薄く樹脂製なので、変形、捲れが生じやすい。このため、第2固定部42は、第2基板32の縁部33の外周に近い部分を押さえている。
図15では、4個の第1押圧部43と4個の第2押圧部44を示している。
4個の第1押圧部43を結んだ領域は、4個の第2押圧部44を結んだ領域の内側に存在する。
すなわち、4個の第1押圧部43を結ぶ1点鎖線の領域は矩形であり、4個の第2押圧部44を結ぶ2点鎖線の領域は矩形であり、1点鎖線の領域は2点鎖線の領域の内側にある。
第2基板32のサイズは、1点鎖線の領域よりも大きく、かつ、2点鎖線の領域よりも大きい。
第1押圧部43と第2押圧部44とは、先端に押圧面54を有している。
押圧面54は、基板412の板表面45と平行な平面である。
第1押圧部43と第2押圧部44との押圧面54は、基板412の配線がない部分を押圧する。
基板412は、第1押圧部43と第2押圧部44との先端の押圧面54のみにより押圧されて固定される。
第1押圧部43と第2押圧部44の先端の押圧面54が平面であるため、基板412の押圧中でも第1押圧部43と第2押圧部44の先端平面に対して基板412の板表面45がスライドすることができる。このため、基板412が熱膨張しても、第1押圧部43と第2押圧部44とが破壊されることがない。
開口部442の内壁部443の傾斜した裏面から第1押圧部43まで、第1押圧部43を補強する補強壁49が形成されている。
基板412が屈曲変形した場合であっても、補強壁49の先端面が基板412の配線パターンを押圧しないようにするために、補強壁49の先端面の高さは、第1押圧部43の高さよりも低い。
第2押圧部44の円柱ポールの径は、第1押圧部43の円柱ポールの径よりも大きい。その理由は、固定カバー440の樹脂成形時、固定カバー440を金型から取り出す際に第1押圧部43が破損することを防止するためである。また、変形、捲れが生じやすい第2基板32を押圧するためである。
取り付け固定面58は、取り付け部材420の取り付け面425に固定される面である。
シート固定面59は、絶縁シート480を固定する面である。
シート固定面59は、取り付け固定面58よりも絶縁シート480の厚さ分だけ後退している。
絶縁シート480は、取り付け面425とシート固定面59との間で挟持され固定される。
絶縁シート480がない場合、取り付け面425とシート固定面59との間は空間になる。
取り付け固定面58は、シート固定面59の外側に形成されており、固定カバー440の中央に向かって低くなる段差が形成されている。この段差が存在するため、固定カバー440をネジ止めした場合に、締め付け力は固定カバー440の中央に向かって強く働くことになり、第1押圧部43と第2押圧部44とが確実に基板を押圧することができる。
開口面61は、環状の水平面である。開口面61と第1基板31との間には隙間があり、開口面61は第1基板31と接触しない。その理由は、開口面61が第1基板31と接触していると、第1押圧部43が第1基板31を確実に押圧することができなくなる恐れがあるからである。
補強壁49の先端面の高さは、開口面61の高さと同じである。
へこみ部62は、開口面61に設けられた凹部である。凹部の直下には基板412の配線パターンがある。
へこみ部62は、基板412が屈曲変形した場合であっても、開口面61が基板412の配線パターンを押圧しないようにするために設けられている。
図15に示すように、固定カバー440は、外保護壁56と内保護壁57を有する。
外保護壁56と内保護壁57とは、カバー裏面48から立設された弧状壁である。
図16では、第1基板31を実線で示し、第2基板32を破線で示している。
第1基板31と第2基板32とは概略矩形をしており、第1基板31は、三辺において第2基板32より内側にあり、残りの一辺(図16において右側の一辺)は同じ位置にある。
取り付け部材420は、配線孔428を有する。
孔内壁426は、取り付け面425の中央側にある壁であり、孔外壁427は、取り付け面425の縁側にある壁である。
孔内壁426と孔外壁427とは、取り付け面425より突出している。
孔内壁426と孔外壁427との取り付け面425からの高さは、配線孔428を貫通している電線600の直径以上かつ基板412の厚さ以上である。
孔内壁426と孔外壁427とは、電線を保護するものである。
孔内壁426と孔外壁427とは、外保護壁56と内保護壁57とに隣接したて位置に配置されている。
外保護壁56と内保護壁57とは、孔内壁426と孔外壁427とを保護するものである。
孔内壁426と孔外壁427との壁間には1対の隙間があり、外保護壁56と内保護壁57との壁間には1対の隙間があり、これらの1対の隙間において配線孔428を貫通した電線600がそれぞれ90度に折り曲げられて基板412の板表面45に導出され基板412の配線回路に結線されている。
孔内壁426は、基板412の位置決めに用いられる。
第1基板31と第2基板32とは、孔内壁426の外面の形状と同じ形状の凹部51を有する。
凹部51は、基板の一辺からV字又はU字にくぼんでいる。
第1基板31と第2基板32とは、取り付け補助部材430の固定凸部432の外面の形状と同じ形状の凹部52を有する。
凹部52は、基板の一辺から円弧状又は半円状にくぼんでいる。
凹部51と凹部52とは、基板の180度方向に形成されている。
凹部51と凹部52とは、矩形の基板の対抗する辺の中央に形成されている。
第1基板31と第2基板32とは、取り付け補助部材430の一対の案内面433に接する一対の接触辺53を有する。
一対の接触辺53は、凹部51の両側にある基板の側部である。
1.孔内壁426の外面に対する凹部51の嵌め合わせ
2.固定凸部432の外面に対する凹部52の嵌め合わせ
3.一対の案内面433に対する一対の接触辺53の接触
図16において、固定カバー440の第1固定部41と第2固定部42との位置を一点鎖線の円で示す。
4個の第1押圧部43は、第1基板31を押圧することができる位置に配置されている。
4個の第2押圧部44は、第2基板32を押圧することができる位置に配置されている。
4個の第2押圧部44は、第1基板31の外側にあり、第1基板31を押圧することができない位置に配置されている。
取り付け部材420には、ネジ穴423が形成されている。
固定カバー440には、ネジ穴423に対応したネジ穴60があり、取り付け部材420と固定カバー440とは、ネジ460で固定される。
1.取り付け面425と第1押圧部43の先端とによる挟持、又は、取り付け面425と第2押圧部44の先端とによる挟持
2.取り付け部材420に対する固定カバー440のネジ止めによる固定
また、基板412は、孔内壁426の外面と固定凸部432の外面という共通の位置決め機構により水平方向に位置決めされ、第1固定部41と第2固定部42という個別の固定機構により垂直方向に位置決めされる。
この実施の形態の基板固定構造40の基板固定方法について説明する。
まず、照明装置900の光源ユニット400が絶縁シート480を使用する場合は、絶縁シート480を取り付け部材420の取り付け面425に取り付ける。
次に、取り付け部材420に取り付け補助部材430を取り付ける。
この基板412の位置決め工程では、取り付け部材420の取り付け面425に基板412を取り付け、位置決めする。
具体的には、取り付け補助部材430の一対の案内面433に対して基板412の一対の接触辺53を接触させながら、取り付け補助部材430の固定凸部432の外面に対して基板412の凹部52を嵌め合わせる。
同時に、取り付け部材420の孔内壁426の外面に対して基板412の凹部51を嵌め合わせる。
この基板412の挟持工程では、固定カバー440を取り付け部材420の取り付け面425にかぶせ、固定カバー440の第1固定部41と第2固定部42とのいずれかと取り付け面425との間に基板412を挟持する。
固定カバー440には、穴50があり、取り付け補助部材430の固定凸部432をこの穴50に嵌ることで、固定カバー440が取り付け部材420に位置決めされる。
同時に孔内壁426と孔外壁427とを外保護壁56と内保護壁57に合わせることにより固定カバー440が取り付け部材420に位置決めされる。
固定カバー440を取り付け部材420の取り付け面425に合わせることにより、取り付け面425と第1押圧部43の先端又は取り付け面425と第2押圧部44の先端とが基板412を挟持する。絶縁シート480を使用する場合は、絶縁シート480と基板412とは、取り付け面425と第1押圧部43又は第2押圧部44の先端とにより挟持される。
取り付け部材420に対して固定カバー440をネジ止めして固定する。
本実施の形態では、固定カバー440は、第1固定部41と第2固定部42とを異なる位置に配置している。このため、固定カバー440は、複数のサイズの基板を固定することができる。また、厚さが異なる基板が取り付けられても発光にともなう基板からの熱を効率よく取り付け部材420に放熱することができる。
また、基板のサイズにあわせて固定カバー440を複数製造する必要がなく、部品の共通化ができる。
図17は、第1押圧部43と第2押圧部44の先端形状に段差を設けた場合を示している。
第1押圧部43と第2押圧部44の先端は、側面55と押圧面54とを有する。
側面55は、基板412の側面と平行な面であり、基板412の側面に接触し、基板412を水平方向に位置決めする面である。
押圧面54は、基板412の板表面45と平行な面であり、基板412の板表面45を押し、基板412を固定する面である。
図17の(b)に示すように、第2押圧部44の段差の高さは、第2基板32の厚さより小さい。
押圧面54は、半円形状をしている。
図17の(c)に示す第1押圧部43と第2押圧部44とは、第1基板31と第2基板32の直線状の辺部に配置される。
押圧面54は、扇形状をしている。
図17の(d)に示す第1押圧部43と第2押圧部44とは、第1基板31と第2基板32のコーナーに配置される。
押圧面54は、リング形状をしている。
図17の(e)に示す第1押圧部43と第2押圧部44とは、第1基板31と第2基板32の穴に配置される。すなわち、第1基板31と第2基板32に側面55が形成する円柱の径と同じ径の穴を形成し、その穴に側面55が形成する円柱を挿入して、環状の押圧面54により基板412の板表面45を押す。
すなわち、図17に示す場合、基板412は、第1押圧部43と第2押圧部44という個別の位置決め機構により水平方向に位置決めされ、第1押圧部43と第2押圧部44という個別の固定機構により垂直方向に位置決めされる。
また、押圧面54の形状は、円形に限らず矩形その他の多角形でもよい。
また、第1固定部41又は第2固定部42を固定カバー440とは別の部品として製造し、第1固定部41又は第2固定部42を固定カバー440に接合してもよい。
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、図18から図20を用いて、光透過性カバー470について説明する。
本実施の形態では、実施の形態1と光透過性カバー470の形状が異なる。
図19は、図18に示した光透過性カバー470のAA断面図である。
図20は、図18に示した光透過性カバー470の組み立て後のBB断面図である。
図18と図19は、光透過性カバー470が固定カバー440に取り付けられる前の状態を示している。
図20は、光透過性カバー470が固定カバー440に取り付けられた後の状態を示している。
なお、図19及び図20では、光透過性カバー470の断面のハッチングを省略している。
光源モジュール410は、光源となるLED411を有する。
固定カバー440の中央には、光源モジュール410からの光を通すための開口部442が設けられている。
光透過性カバー470は、拡散機能を有する拡散カバーである。
光透過性カバー470は、固定カバー440に固定され、開口部442を覆っている。
また、固定カバー440の内壁部443は、鏡面になっており光を反射する。
透過部71は、光源モジュール410からの光を透過させる。
透過部71は、ドーム形状をしたドーム部72と環状部78とを有する。
ドーム部72は、光源モジュール410からの光を拡散し出射する曲面部分である。
ドーム部72は、内曲面76と外曲面77とを有する。
環状部78は、内曲面76から反射部74とまで形成された環状のリング部である。
環状部78は、内曲面76と外曲面77との曲面半径が異なるために形成された平面部である。
環状部78は、ドーム部72の厚さを確保してドーム部72の強度を増すために設けられている。
環状部78の半径方向の長さが小さくなれば、内曲面76と外曲面77とが近づきドーム部72の厚さは薄くなる。
周縁部73は、枠体100と固定カバー440に挟持され光透過性カバー470を照明装置900に固定する部分である。
周縁部73は、固定カバー440に係合する爪部471を有する。
周縁部73は、爪部471と類似な機構を有してもよい。
反射部74は、ドーム部72の反対側に突設しており、ドーム部72の外側に配設されている。
反射部74は、光源モジュール410からの光のうちドーム部72の外部に、又は、ドーム部72の外部に近いところに入射する光を反射するものである。
反射部74は、開口部442より内側で、光源の外側に配置され光を反射する反射壁75を有する。
反射壁75は、透過部71の外側から光源モジュール410に向けて突設されている。
反射壁75は、透過部71と周縁部73との境界に筒状に設けられている。
反射壁75は、周縁部73の裏面と垂直な環状壁である。
1.反射壁75の長さLをLED411又は基板412に接触する寸法から次第に短くしていく。
2.反射壁75の長さLが短くなると、照明装置900の配光角度は徐々に狭くなっていく。
しかし、反射壁75の長さLがさらに短くなると、照明装置900の配光角度は広がる。
3.反射壁75の長さLが照明装置900の設計値の配光角になるところを反射壁75の長さLの最適値として決定する。
クリアランス79は、固定カバー440の開口部442と光透過性カバー470との寸法誤差を吸収する空間であり、かつ、光透過性カバー470の熱膨張を吸収する空間である。
枠体100の開口部171の径D1と固定カバー440の開口部442の径D2と反射壁75の径D3の関係は以下のとおりである。
枠体100の開口部171の径D1>固定カバー440の開口部442の径D2>反射壁75の径D3
図20により、光路について説明する。
図20の破線は、透過部71の外側に配置されLED411からの光の進み方を示している。
破線Aは、クリアランス79に入射して開口部442の内壁部443により反射されて周縁部73を通過した光の進路である。
破線Bは、反射壁75により反射されてドーム部72を通過した光の進路である。
反射壁75がない場合、一点鎖線B1のように、光はドーム部72を通過することなく、所定角度以上に広角に照射される。
破線Cは、環状部78の外側を通過し、周縁部73を通過した光の進路である。
破線Dは、環状部78の内側を通過し、ドーム部72を通過した光の進路である。
破線Dのように環状部78を通過した光の一部はドーム部72を通過することができる。
この実施の形態の光源ユニット400の製造方法について説明する。
まず、反射部74を有する光透過性カバー470を製造する。
反射部74は、光透過性カバー470の裏面の透過部71の周囲に形成される。
次に、前述した基板固定方法により、基板412を取り付け部材420に固定カバー440で固定する。
固定カバー440に光透過性カバー470を取り付ける。
光透過性カバー470の裏面を基板412のある方向に配置し、光透過性カバー470の表面を光を照射する方向に配置する。その結果、反射部74は、基板412のある方向に配置される。
反射面を有する枠体100を取り付け部材420に固定する。
枠体100の傾斜部170は、椀状又は円錐形グラス状に形成される傾斜面180を有する。傾斜面180は、光源からの光を反射する反射面になっている。
本実施の形態では、反射部74は、ドーム部72の外側に入光しようとする光を反射する。
反射部74がない場合、光はドーム部72により照射角度が変更され、枠体100の傾斜面180で制御できずに所定角度以上に広角に照明装置から照射されるおそれがある。
また、反射部74がない場合、枠体100の傾斜面180へ入射する光線が多くなり、所定の照射角度を得られたとしても照明器具としての光束が下がってしまう。
反射部74が光を反射することで、ドーム部72の外側への入光を抑制することができ、所定の透過効率及び照射角度にすることができる。
図21に示すように、光透過性カバー470が平板形状をしていてもよい。
図21は、実施の形態1の光透過性カバー470に対して、反射部74を設けた場合を示している。
また、図22に示すように、反射部74の反射壁75の先端を、開口部442の内壁部443に近づけて、クリアランス79をできるだけなくしてもよい。
反射部74の反射壁75の先端が開口部442の内壁部443に接触していれば、クリアランス79に入射する光がはなくなりドーム部72を通過する光線が多くなる。
図23では、内曲面76の外周に直接反射部74の反射壁75を配置している。
また、ドーム部72と反射部74とを、異なる拡散率の材料を用いた二色成型により形成してもよい。
また、反射部74は、白色部材又は鏡面部材等を用いて形成し、反射部74の反射率を大きくしてもよい。
枠体100の開口部171の径D1≧固定カバー440の開口部442の径D2≧反射壁75の径D3
Claims (8)
- 基板と、
取り付け部材と、
前記基板を前記取り付け部材に固定する固定カバーと
を備え、
前記固定カバーは、
第1基板を固定する第1固定部と、
前記第1固定部が固定する前記第1基板とは異なる形状の第2基板を固定する第2固定部と
を有し、
前記取り付け部材は、前記第1基板と前記第2基板とに対する共通の位置決め機構を有し、
前記第1基板と前記第2基板とは、前記共通の位置決め機構により基板の水平方向への位置決めがされ、前記第1固定部と前記第2固定部とからなる個別の固定機構により基板の垂直方向への固定がされる基板固定構造。 - 前記第2固定部は、前記第1基板よりサイズが大きい前記第2基板を固定し、
前記第1固定部は、前記第2固定部より内側に配置されている請求項1に記載の基板固定構造。 - 前記取り付け部材からの前記第1基板の表面の高さは、前記取り付け部材からの前記第2基板の表面の高さより高く、
前記固定カバーの裏面からの前記第1固定部の突出長さは、前記固定カバーの裏面からの前記第2固定部の突出長さより小さい請求項1または請求項2に記載の基板固定構造。 - 前記第1固定部は、前記第1基板の複数個所の縁部を前記取り付け部材に向けて押し付ける複数の第1押圧部を有し、
前記第2固定部は、前記第2基板の複数個所の縁部を前記取り付け部材に向けて押し付ける複数の第2押圧部を有し、
前記複数の第1押圧部を結んだ領域は、前記複数の第2押圧部を結んだ領域の内側に存在する請求項1から3のいずれか1項に記載の基板固定構造。 - 前記固定カバーは、
前記第1固定部のみ、前記第2固定部のみ、又は、前記第1固定部と前記第2固定部との両方で、前記基板を前記取り付け部材に固定した請求項1から4のいずれか1項に記載の基板固定構造。 - 前記共通の位置決め機構として、前記第1基板と前記第2基板とは、それぞれ、基板の180度方向に形成されている2つの凹部を有し、前記取り付け部材は、180度方向に形成されている孔内壁と固定凸部とを有し、
前記孔内壁に対する一方の凹部の嵌め合わせと、前記固定凸部に対する他方の凹部の嵌め合わせとにより、基板の水平方向への位置決めがされる請求項1から5のいずれか1項に記載の基板固定構造。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の基板固定構造を有する光源ユニットと、
前記光源ユニットに電力を供給する電源ユニットと
を備える照明装置。 - サイズが異なる基板に対する共通の位置決め機構を有する取り付け部材の取り付け面に対して、前記共通の位置決め機構により基板を取り付けて位置決めする位置決め工程と、
固定カバーを取り付け部材の取り付け面にかぶせ、固定カバーの第1固定部と第2固定部とのいずれかと取り付け面との間に基板を挟持する挟持工程と、
取り付け部材に対して固定カバーを固定する固定工程と
を備えた基板固定方法。
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