TW201341708A

TW201341708A - 光源裝置

Info

Publication number: TW201341708A
Application number: TW101146731A
Authority: TW
Inventors: Naotaka Hashimoto; Yoshinori Kakuno
Original assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2013-10-16
Also published as: WO2013094088A1; JPWO2013094088A1; JP5276229B1

Abstract

本發明提供一種光源裝置，於該光源裝置，燈罩安裝至底殼時，不論在燈罩處或底殼處都不會產生瑕疵，而且其安裝可不使用黏接劑；為達成此目的，本發明之光源裝置1，其於外殼2之內部，容置作為光源之發光模組40，該外殼係由筒狀之金屬製底殼10、覆蓋該底殼10之一端之開口的燈罩20、以及安裝於該底殼10之另一端之開口14側的燈頭30所構成；該燈罩20透過接合在該底殼10之該一端之開口側端部11的連結構件70而安裝於該底殼10；該底殼10與該連結構件70、以及該燈罩20與該連結構件70，分別藉由嵌合結構而接合。

Description

光源裝置

本發明，係有關於以LED(發光二極體)模組等之發光模組作為光源之光源裝置。

以往，用來作為電燈泡型燈泡之替代品的光源裝置，係於外殼之內部，容置作為光源之發光模組而成；該外殼係由筒狀之底殼、覆蓋該底殼之一端之開口的燈罩(globe)、以及安裝於該底殼之另一端之開口側的燈頭所構成。

一般而言，光源裝置之底殼，為了要以良好的效率來將發光模組所產生之熱能傳導至燈頭，或是為使底殼本身就具備散熱功能，故以金屬形成。又，燈罩係以透光性材料形成，且具有光學特性以改善配光性或進行聚光。而為了將此種燈罩安裝至底殼，如專利文獻1所示之光源裝置般，構思以扣合、螺合、歛縫等嵌合結構進行。

然而，若係扣合或螺合之嵌合結構，於底殼處會產生瑕疵。具體而言，由於必須在底殼設置扣合鉤或卡鉤部、或是螺紋溝槽，因此底殼的形狀會變得複雜。若底殼的形狀複雜，則會產生使底殼厚度加厚的需要，而增加底殼的重量，進而使光源裝置的重量增加。再者，若底殼的形狀變得複雜，則難以藉由壓花起伏成形(raising)進行底殼之製造，必須以壓鑄加工或刨削加工來製造底殼，因此光源裝置之製造成本會上揚。

另一方面，若係歛縫之嵌合結構，則於燈罩處會產生瑕疵。具體而言，於歛縫處，有對燈罩施加局部應力之虞。若施加了局部的應力，則燈罩恐怕會變形，而損及其光學特性。此外，若所施加之應力較大，則還有導致燈罩破損之虞。

如上所述，由於在底殼處或燈罩處會產生瑕疵，因此現狀下已放棄藉由嵌合結構所進行之安裝，而如專利文獻2所示之光源裝置般，採用黏接劑之黏接，以進行安裝。

[習知技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2011-134665號公報

[專利文獻2]日本特開2008-91140號公報

然而，若係使用黏接劑之黏接，為正確地使黏接劑僅塗佈於需要的部位，需要繁複的塗佈步驟，且還需要使黏接劑凝固之乾燥步驟，因此費工亦費時，使得組裝作業之效率不彰。

本發明有鑑於上述課題，而以提供一種光源裝置為目的，於該光源裝置，燈罩安裝至底殼時，不論在燈罩處或底殼處都不會產生瑕疵，而且其安裝可不使用黏接劑。

為達成上述目的，本發明之光源裝置，其於外殼之內部，容置作為光源之發光模組，該外殼係由筒狀之金屬製底殼、覆蓋該底殼之一端之開口的燈罩、以及安裝於該底殼之另一端之開口側的燈頭所構成；其特徵在於：該燈罩透過接合在該底殼之該一端之開口側端部的連結構件而安裝於該底殼；該底殼與該連結構件、以及該燈罩與該連結構件，分別藉由嵌合結構而接合。

由於本發明之光源裝置，係燈罩透過連結構件以安裝於底殼；亦即，由於係不使燈罩與底殼直接嵌合之結構，故燈罩與連結構件之接合、以及底殼與連結構件之接合，可採用分別適於燈罩或底殼之不同種類的嵌合結構。例如，於燈罩與連結構件之接合，可以避免使用歛縫之嵌合結構，故得以不損及燈罩之光學特性；於底殼與連結構件之接合，可以避免扣合或螺合之嵌合結構，故得以不導致底殼之重量增加、或製造成本上揚。因此，不論是於燈罩處或底殼處，都可以在不產生問題的情況下，而將燈罩安裝於底殼。

又，於本發明之光源裝置，底殼與連結構件、以及燈罩與連結構件，係分別以嵌合結構接合，故將燈罩安裝至底殼時，不需使用黏接劑，故組裝之操作性良好。

1‧‧‧光源裝置

2‧‧‧外殼

10‧‧‧底殼

11‧‧‧上端部(開口側端部)

11a‧‧‧頂端面

12‧‧‧下端部

13‧‧‧開口(一端之開口)

14‧‧‧開口(另一端之開口)

15‧‧‧內側面

16‧‧‧歛縫痕

20‧‧‧燈罩

21‧‧‧透鏡部

22‧‧‧外緣部

22a‧‧‧導電底座側端面

23、23(A)、23(B)、23(C)、23(D)‧‧‧鉤部

23a‧‧‧鉤端部

23b‧‧‧與鉤端部23a之前述鉤扣合面72a相向之面

24凸部

30‧‧‧燈頭

31‧‧‧燈頭殼部

32‧‧‧絶緣部

33‧‧‧眼孔部

40‧‧‧發光模組

41‧‧‧模組基板

42‧‧‧LED單元

50‧‧‧基板構件

51‧‧‧頂面

52‧‧‧外周緣

60‧‧‧電路殼體

61‧‧‧上側部分

62‧‧‧下側部分

63‧‧‧開口

70‧‧‧連結構件

71‧‧‧內周面

72‧‧‧卡鉤部

72a‧‧‧鉤扣合面

73‧‧‧凹部

73a‧‧‧第1側面

73b‧‧‧第2側面

73c‧‧‧第3側面

73d‧‧‧底面

73e‧‧‧第1凸條

73f‧‧‧第2凸條

74‧‧‧外周面

75‧‧‧孔部

76‧‧‧頂面

80‧‧‧電路支架

90‧‧‧空隙

J‧‧‧燈軸

L‧‧‧距離

W‧‧‧寬度

第1圖係顯示本實施形態之光源裝置的立體圖。

第2圖係顯示本實施形態之光源裝置的剖面立體圖。

第3圖係用以說明燈罩與連結構件、以及底殼與連結構件之接合態樣的立體圖。

第4圖係用以說明燈罩之鉤部的立體圖。

第5圖係顯示連結構件之圖，第5(a)圖係俯視圖，第5(b)圖係第5(a)圖中以二點鏈線所圍繞之處的局部放大圖。

第6圖係用以說明連結構件與燈罩之接合結構的剖面圖。

第7圖係沿著第5(a)圖所示之A-A線的剖面圖。

第8圖係用以說明連結構件與底殼之接合結構的剖面圖。

以下將參酌圖式，說明本發明之光源裝置的一種實施形態。又，各圖式中之構件的縮小比例，與實際情形並不相同。再者，於本發明中，使用「~」符號表示數值範圍時，意指包括其兩端之數值。

(概略結構)

第1圖係顯示本實施形態之光源裝置的立體圖。第2圖係顯示本實施形態之光源裝置的剖面立體圖。如第1圖所示，本實施形態之光源裝置1，係取代R型燈泡(附反射面型燈泡)之LED燈；其外殼2，係由底殼10、燈罩20、以及燈頭(base)30所構成。如第2圖所示，於外殼2之內部，容置有：發光模組40、基板構件50、電路殼體60、以及電路支架80。又，於電路殼體60之內部，容置有電路單元，該電路單元電性連接有燈頭30及發光模組40，而該電路單元所具備之功能，係透過燈頭30而從照明器具(未圖示)接收電力，以使發光模組40發光；但圖中並未繪示該電路單元。

(底殼)

第3圖係用以說明燈罩與連結構件、以及底殼與連結構件之接合態樣的立體圖。如第3圖所示，底殼10為圓筒狀，其上端部11及下端部12分別具備開口13、14，其外徑係由上端部11朝向下端部12逐漸變窄，其筒軸與燈軸J(同時也是燈頭30之轉軸)一致。又，底殼10並不限於圓筒狀，亦可係例如橢圓筒狀或方筒狀。再者，底殼10之形狀，並不限於由上方朝向下方逐漸變窄之形狀，可為其直徑沿著燈軸J係同樣大小之形狀，亦可為由上方朝向下方逐漸變寬之形狀。

於底殼10之上端部11，隔著連結構件70而安裝有燈罩20；於底殼10之下端部12，隔著電路殼體60而安裝有燈頭30。

底殼10係金屬製，其所具備之功能，係將發光模組40所產生之熱能，以良好之效率傳導至燈頭30，同時也具備將熱能從外表面釋放至大氣中的散熱功能。用於底殼10之金屬，若考慮到散熱性、耐熱性及輕量性等，則以鋁為佳，但除了鋁以外，亦可為例如銅、鐵、鎳、或含有該等之合金等。亦可為導熱率高(10W/mK以上)的樹脂或陶瓷，也可為金屬與樹脂、陶瓷之組合。

底殼10係由壓花起伏成形而形成，其厚度於任一部位均為略同，約係0.5mm。若使厚度變薄，則底殼10可變輕，能使光源裝置1輕量化；然而相對地，若厚度為0.5mm以下，則不易在底殼10上形成螺紋溝槽，難以採用螺合之嵌合結構來接合底殼10與連結構件70。在此種情形，較佳係如本實施形態般，以歛縫之嵌合結構來接合底殼10與連結構件70。

(燈罩)

燈罩20係例如為圓頂狀，以透明丙烯醯基樹脂等透光性材料來形成，於頂部設置有透鏡部21。又，於透鏡部21之外周，延伸設置有略呈圓環狀之外緣部22，於外緣部22設置有4個鉤部23(A)~23(D)(後文中，於無需個別識別說明之情形，僅稱為「鉤部23」，僅於需識別之情形加註「(A)」~「(D)」的符號。又，於圖式中，僅在第4圖加註「(A)」~「(D)」的符號。)。而透鏡部21、外緣部22及鉤部23係一體成形。再者，燈罩20並不限定為丙烯醯基樹脂，亦可為PC(聚碳酸酯)、矽氧樹脂等。又，燈罩20並不限定為透明，亦可為半透明，顏色不論是無色或有色均可。此外，為了擴散出射光，亦可於燈罩20的表面，施以設置複數凹凸之光擴散加工。

透鏡部21位於發光模組40之上方。發光模組40之出射光，主要係穿過透鏡部21而導出至外殼2的外部；於穿過透鏡部21時，出射光會聚光。

第4圖係用以說明燈罩之鉤部的立體圖。如第4圖所示，外緣部22之燈頭側端面22a，沿著外緣部22的圓周方向，隔著等距之間隔而設置有 4個鉤部23。各鉤部23，沿著燈軸J而由外緣部22朝向燈頭30側延伸突出(請參考第2圖)，從各個鉤部23之延伸突出端，則有鉤端部23a朝向離開燈軸J的方向突出，該鉤端部23a係用以卡合固定於連結構件70的卡鉤部72。再者，鉤部23之數量或形狀等並不限定於上述，可為任意者，只要係適於卡合固定於連結構件70之數量或形狀即可。

並且，於外緣部22的燈頭側端面22a，設有4個凸部24，其沿著外緣部22之圓周方向，隔著等間隔而設置。於相鄰之鉤部23之間，各設置1個凸部24。該等凸部24，於接合燈罩20與連結構件70時，具備一功能，即用以限制燈罩20相對於連結構件70而以燈軸J為中心之旋轉。再者，凸部24之數量或形狀等並無限定，只要係適於嵌入連結構件70之凹部73的數量或形狀即可。

(燈頭)

燈頭30，例如係愛迪生型(Edison type)的E17形燈頭，具有燈頭殼部(shell)31及眼孔部33；該燈頭殼部31略呈圓筒形狀，其外周面為陽螺蚊；該眼孔部33透過絶緣部32而裝設於燈頭殼部31。燈頭30外嵌於電路殼體60之下側部分62，其所具備之功能係：於光源裝置1安裝於照明器具並點亮時，由照明器具之插座(socket，未圖示)接收電力。再者，燈頭30並不限於E17形，其可為同屬愛迪生型之E11形或E26形之燈頭，亦可為愛迪生型以外之例如具有針腳形(pin)端子之燈頭、或是具有L字形端子之燈頭。

(發光模組)

發光模組40係光源裝置1之光源，其係具備模組基板41與LED單元42之LED模組，該LED單元42安裝於模組基板41之大致中央。LED單元42，例如具有單元基板(未圖示)、LED晶片(未圖示)、以及封裝部(未圖示)；該LED晶片係發光色為藍色之InGaN類LED晶片，並安裝於單元基板；該封裝部大致為半球狀，含有發出黃綠色光之螢光體，該螢光體將該LED晶片加以封裝；藉由螢光體將前述LED晶片所發出之藍色光之一部分轉換成黃綠色的色彩，再將透過藍色與黃綠色之混色所產生之白色光加以出射。

(基板構件)

基板構件50大致為圓板狀，配置於底殼10內部，固定於電路支架80之上部。於基板構件50之頂面51載置有發光模組40，由於基板構件50之外周緣52與底殼10之內側面15接觸，故發光模組40所產生之熱能，會透過基板構件50而以良好之效率傳導至底殼10。

假設基板構件50配置於底殼10之上端部11附近，則也可將燈罩20安裝於基板構件50。然而，於本實施形態，基板構件50配置於深入底殼10的位置，亦即配置於難以將燈罩20安裝至基板構件50的位置。具體而言，於本實施形態，在沿著燈軸J的方向上，從底殼10之頂端面11a到基板構件50之頂面51為止的距離L為15mm，然而若該距離L係5mm以上，則難以將燈罩20安裝至基板構件50。如此這般，若係難以透過基板構件50而將燈罩20安裝至底殼10的結構，則透過連結構件70來將燈罩20安裝至底殼10之結構非常有用。

再者，若基板構件50配置於深入底殼10的位置，則可使載置於基板構件50之發光模組40遠離燈罩20。如此一來，由於發光模組40所產生之熱能難以藉由燈罩20傳播，故可避免燈罩20因受熱而變形，不易損及燈罩20之光學特性。

(電路殼體及電路支架)

電路殼體60係例如圓筒形狀，其配置於底殼10內，並且由上側部分61與下側部分62所構成；該上側部分61所具有之形狀，係配合底殼10之形狀而由上方朝向下方逐漸變窄之形狀；該下側部分62露出至該底殼10外，且外嵌有燈頭30。電路支架80係例如圓板形狀，其以覆蓋電路殼體60之上側部分61的開口63的方式，固定於電路殼體60。

電路殼體60係由例如樹脂或陶瓷等絶緣性材料所形成，其具備使容置於其內部之電路單元與底殼10之間保持電性絶緣的功能。又，電路殼體60之上側部分61的開口63係由基板構件50所遮蓋，而電路單元與發光模組40間之電性絶緣性，係藉由電路支架80所保障。

(連結構件)

第5圖係顯示連結構件之圖，第5(a)圖係俯視圖，第5(b)圖係第5(a)圖中以二點鏈線所圍繞之處的局部放大圖。第6圖係用以說明連結構件與燈罩之接合結構的剖面圖。第7圖係沿著第5(a)圖所示之A-A線的剖面圖。第8圖係用以說明連結構件與底殼之接合結構的剖面圖。

如第5圖所示，連結構件70係例如以樹脂、陶瓷、金屬等材料所形成之環狀構件，於其內周面71，在分別對應鉤部23及凸部24的位置設置有：卡鉤部72，其用以供燈罩20之鉤部23嵌入；以及凹部73，其用以供燈罩20之凸部24嵌入。卡鉤部72係設於連結構件70之內周面的溝槽，各溝槽形成為與燈軸J略呈平行，且橫跨上下方向整體。

如第2圖所示，藉由將燈罩20之鉤部23嵌入連結構件70之卡鉤部72，將鉤部23之鉤端部23a扣合於卡鉤部72之鉤扣合面72a上，連結構件70就以鉤扣合之嵌合結構，而接合在燈罩20外緣部22之燈頭側端面22a。由於鉤部23嵌入卡鉤部72，因此可以限制燈罩20相對於連結構件70的間隙。所謂燈罩20相對於連結構件70所產生的鬆動，係指燈罩20相對於連結構件70而在以燈軸J為中心的旋轉方向上空轉、以及燈罩20相對於連結構件70而朝向與燈軸J正交之方向錯位等等。又，藉由鉤端部23a扣合於鉤扣合面72a，以防止燈罩20相對於連結構件70而沿著燈軸J往上方鬆脫的情形。

如第6圖所示，於將燈罩20之外緣部22的燈頭側端面22a推抵至連結構件70之頂面76的狀態下，卡鉤部72之鉤扣合面72a、和鉤端部23a之與前述鉤扣合面72a相向之面23b之間，會產生空隙90。該空隙90於沿著燈軸J的方向上並繪示於第6圖之寬度W，在如第4圖所示之互為相向之一對鉤部23(A)及鉤部23(B)間、以及另一對互為相向之鉤部23(C)及鉤部23(D)間，有所不同。

具體而言，一對之鉤部23(A)及鉤部23(B)之前述寬度W係0.05mm，而另一對之鉤部23(C)及鉤部23(D)之寬度W係0.1mm。如此這般，若一對之鉤部23(A)及鉤部23(B)之寬度W為0.05mm，則可有效地防止燈罩20相對於連結構件70而朝向與燈軸J正交之方向鬆動。又，若另一對之鉤部23(C)及鉤部23(D)之寬度W為0.1mm，則即使於鉤部23(A)及鉤部23(B)受到較大的應力，而於鉤部23(A)及鉤部23(B)間產生裂痕，由於難以對寬度W更寬的鉤部23(C)及鉤部23(D)施加應力，因此不會產生裂痕，故燈罩20不易從連結構件80脫落。

如此這般，將寬度W設定為複數之尺寸，將其中一種尺寸設定為適於防止鬆動的尺寸，將另一尺寸設定為適於防止裂痕的尺寸，藉此，可同時預防鬆動及裂痕兩者。再者，互為相向之一對鉤部23的寬度W並不一定需要設定為相同尺寸，不過若其設定為相同，所得之效果較大。又，如此這般將寬度W設定成複數之尺寸，並不限定於鉤部23為4個的情形，只要鉤部23為複數則均可適用。

更進一步，燈罩20相對於連結構件70的鬆動，同時也藉由燈罩20之凸部24嵌入連結構件70之凹部73，而得到控制。具體而言，凹部73的上側與燈軸J側係為開放，而凹部73之內側面，係由以下的面所構成：與燈軸J對向之第1側面73a、以燈軸J為中心之旋轉方向正交且互為相向之第2側面73b及第3側面73c、以及下側之底面73d。然後，藉由第1側面73a，以限制嵌入凹部73之凸部24偏移至與燈軸J正交之方向，藉由第2側面73b及第3側面73c，以限制嵌入凹部73之凸部24在以燈軸J為中心之旋轉方向上空轉。

再者，於凹部73之第1側面73a，橫跨上下方向整體而與燈軸J略呈平行地形成2條第1凸條73e。當將凸部24嵌入凹部73時，各第1凸條73e會被凸部24壓扁。因此，藉由壓扁狀態之第1凸條73e，使凸部24成為被推抵至燈軸J側的狀態，而控制著凸部24，使其不會朝向遠離燈軸J之一側移動。

由於藉由沿著連結構件70之圓周方向配置之4個凹部73的各個第1凸條73e，限制了4個凸部24分別朝向遠離燈軸J之一側的移動，就結果而言，燈罩20不會相對於連結構件70而朝向與燈軸J正交之方向鬆動。

又，於第2側面73b，橫跨上下方向整體而與燈軸J略呈平行地形成1條第2凸條73f。當將凸部24嵌入凹部73時，各第2凸條73f會被凸部24壓扁。因此，藉由壓扁狀態之第2凸條73f與第3側面73d，而控制著凸部24，使燈罩20不會相對於連結構件70，而沿著以燈軸J為中心之旋轉方向空轉。因此，燈罩20亦不會相對於連結構件70，而沿著以燈軸J為中心之旋轉方向鬆動。

再者，亦可不採用於凹部73內設置凸條以防止鬆動的結構，反而刻意使其結構係於燈罩20與連結構件70間的嵌合結構保持活動空間，藉此使得應力不易由連結構件70傳導至燈罩20。

又，亦可係於卡鉤部72之內側面設置凸條，藉由嵌入至卡鉤部72的鉤部23以壓扁該凸條，來防止鬆動的結構。

如第7圖所示，於連結構件70之外周面74，沿著圓周方向隔著等間距，設置有10處歛縫用之孔部75。各孔部75，在包含燈軸J之假想面上截斷之剖面形狀，係略呈三角形。

連結構件70在與燈罩20接合之狀態下，如第2圖所示，內嵌於底殼10之上端部11；如第8圖所示，連結構件70在對應於底殼10之上端部11上的孔部75之部位，藉由使用歛縫針(pin)以推壓(歛縫壓合)孔部75，而以歛縫之嵌合結構來與底殼10接合。於底殼10之歛縫過的部分，會如第1圖所示，殘留歛縫痕16。

又，孔部75之數量或形狀等並不限定於上述情形，可為任意，只要是適於歛縫之數量或形狀即可。進一步而言，未必需要歛縫用之孔部75，亦可將底殼10以歛縫接合在未設置孔部75之連結構件70上。在此情形，例如可使用歛縫針，將底殼10之一部分壓入連結構件70之外周面74而歛縫。

如上所述，由於燈罩20與連結構件70之接合、以及底殼10與連結構件70之接合不需要黏接劑，因此於使用黏接劑時所產生之組裝作業繁複化的問題，不會發生在本實施形態之光源裝置1上。

而且，由於燈罩20並非直接安裝於底殼10，而是隔著連結構件70而安裝於底殼10，因此就算以歛縫接合底殼10與連結構件70，也不會對燈罩20施加局部應力。因此，由於底殼10可以用歛縫來接合，故底殼10上不需設置鉤部或卡鉤部、或是螺紋溝槽。所以可以使底殼10之厚度變薄，光源裝置1之重量不會增加。又，能以廉價的加工方法製作底殼。

更進一步而言，由於係隔著連結構件70而將燈罩20安裝在底殼10上，所以即使由於發光模組40所產生之熱能而使底殼10膨脹、收縮，而導致底殼10之形狀有所變化，其形狀之變化所造成之應力也不會直接作用於燈罩20，而會先作用於連結構件70。因此，對燈罩20所產生之影響較少，不會產生因底殼10之膨脹、收縮而使燈罩20變形、進而使燈罩20之光學特性惡化之情形。

〔變形例〕

以上根據實施形態，具體說明了本發明之光源裝置，但本發明之光源裝置，並不限定於上述之實施形態，例如還可設想如下這般的變形例。

例如，本發明之光源裝置，並非完全禁止使用黏接劑，於燈罩20與連結構件70之接合、底殼10與連結構件70之接合，亦可輔助性地使用黏接劑。因為只要係在組裝作業不會變得繁複之程度，輔助性地使用黏接劑，則不需嚴密地控制黏接劑之填充量，也不易產生因黏接劑所造成的髒污。

又，作為接合底殼與連結構件之嵌合結構，除了上述之歛縫的結構以外，可例舉如一體成形等等。由於即使係插入成形之嵌合結構的情形，也不需使底殼之厚度變厚，因此可以避免底殼重量增加，且可以廉價地製造底殼。

又，作為接合燈罩與連結構件之嵌合結構，除了上述之扣合與螺合以外，還可例舉如超音波接合等等。若係超音波接合之嵌合結構，則不易對燈罩施加局部應力，因此燈罩之光學特性不易惡化。

又，光源裝置，並不限定於用作R型燈泡之替代品的燈泡，亦可為接近一般白熾燈泡之形狀的電燈泡形燈泡(A形或PS形)、球形燈泡(G形)、圓筒形燈管(T形)等等。

又，發光模組並不限定於利用LED之發光模組，亦可係利用LD(雷射二極體)、EL元件(電致發光元件)之發光模組。又，LED不論是使用COB(Chip on Board)技術、抑或是使用SMD(Surface Mount Device，表面安裝元件)型技術而安裝於安裝基板之頂面者均可。

[對照先前技術之功效]

本發明之光源裝置，可廣泛運用於所有照明用途。