WO2009107169A1 - 照明装置 - Google Patents

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WO2009107169A1
WO2009107169A1 PCT/JP2008/001051 JP2008001051W WO2009107169A1 WO 2009107169 A1 WO2009107169 A1 WO 2009107169A1 JP 2008001051 W JP2008001051 W JP 2008001051W WO 2009107169 A1 WO2009107169 A1 WO 2009107169A1
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WO
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light source
source unit
substrate
lighting device
power supply
Prior art date
Application number
PCT/JP2008/001051
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
藤原聡
永田清治
土井健太
中山貞胤
池田幸司
劉延年
片岡直紀
伊藤廣
河合行利
Original Assignee
株式会社モモ・アライアンス
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Filing date
Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/37Converter circuits
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits

Definitions

  • the present invention relates to an illuminating device, and more particularly to an illuminating device using a solid light emitting element as a light source.
  • LED light emitting diode
  • LEDs a so-called high power LED having an input capacity of 1 W or more has a high emission intensity and is optimal for lighting applications.
  • the light conversion efficiency of LEDs has been improving year by year, and in the future, illumination using LEDs as light sources is also expected to be energy-saving light sources.
  • LED As a feature of LED, it is easy to realize a small illuminating device, has a long life, and can be lit even in a low temperature environment (for example, an environment of ⁇ 30 degrees) with almost no decrease in luminous efficiency. Etc. Taking advantage of such characteristics, it has been studied to apply lighting devices using LEDs to lighting in a low-temperature environment such as in a freezer warehouse.
  • Patent Document 1 discloses an in-vehicle discharge lamp lighting device that is not for driving an LED.
  • a lighting circuit portion is arranged in an open metal case body. And it is supposed that the opening part of a case body will be obstruct
  • Patent Document 2 discloses a waterproof structure of an end portion of the tubular case in a linear light source in which an LED module is inserted into the tubular case.
  • a filler is injected into a recess formed by a sealing plug attached to the end of the tubular case and the tubular case. It is said that this waterproof structure can realize a linear light source that is highly airtight, that is, that can prevent moisture from entering the tube case.
  • the in-vehicle discharge lamp lighting device disclosed in Patent Document 1 to a power supply device for a lighting device using LEDs. That is, the lighting circuit portion (corresponding to a circuit constituting the power supply device) in Patent Document 1 is inserted into a metal case body (corresponding to the casing of the power supply device). Certainly, it can be considered that heat generated as a loss from the circuit elements constituting the lighting circuit portion can be radiated by adopting such a configuration, but the case body is made of metal as described above.
  • the mounting flange that closes the case body is made of resin, but most of the surrounding flange is made of metal. In such a state, there is a risk that a part of the lighting circuit portion touches the case body made of metal due to some impact or the like. Since the case body is made of metal, an accident such as an electrical short-circuit may occur.
  • each component is generally shrunk, but the degree of shrinkage varies depending on the material of each component. This is because the linear expansion coefficient differs depending on the material.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and is an LED that can maintain airtightness (particularly, drip-proof property) even in a low-temperature environment using a power supply device that is small and has a long life. It aims at providing the used illuminating device.
  • the above-described problem is a lighting device including a light source unit including a solid-state light emitting element and a power supply unit that supplies power to the light source unit using an AC power supply, and the power supply unit includes the AC power supply.
  • a predetermined circuit element group that generates electric power to be supplied to the solid state light emitting element from the light source, and a holding unit that is rectangular and holds the predetermined circuit element group.
  • a line element, a rectifying element having a heat dissipation electrode, and a switching element are included, and a central axis of the winding element is disposed in a state having a predetermined angle with a long side direction of the holding unit, and
  • the heat dissipation electrode can be solved by being placed in close contact with a metal plate having a predetermined thickness.
  • the winding element which is the largest (wide) circuit element in the predetermined circuit element group constituting the power supply unit can be efficiently arranged, and thus the power supply unit can be reduced in size.
  • heat from the rectifying element and the switching element that generate a large amount of heat when large electric power passes through can be dissipated using the plate, thus extending the life of the power supply unit.
  • At least two of the rectifying element and the switching element may be disposed close to each other, and the heat dissipation electrode may be fixed to be in close contact with the plate by a single fixing plate.
  • This configuration has the effect that the number of parts can be reduced, and the radiating electrodes of the rectifying element and the switching element can be appropriately disposed in close contact with the plate.
  • the plate may be disposed in close contact with a member made of metal having an area larger than the area of the back surface of the plate.
  • the member may be an instrument to which the light source unit is attached.
  • This configuration has the effect that heat can be radiated from the plate more efficiently.
  • the plate may be fixed to the member at a plurality of locations by a predetermined fixing member.
  • the plate has a rectangular shape, and the place where the plate is fixed to the member by the predetermined fixing member is one end in the long side direction of the plate and the central part in the short side direction. And the other end portion in the long side direction of the plate and the central portion in the short side direction, and the central portion in the long side direction of the plate and the end portion in the short side direction.
  • This configuration has an effect that the plate and the member (instrument to which the light source unit is attached) can be securely arranged.
  • circuit elements of the predetermined circuit element group are held on one holding surface of the holding unit, and the remaining circuit elements of the predetermined circuit element group are the other holding surface of the holding unit.
  • the part of the circuit elements includes all of the winding element, the rectifying element, and the switching element, and the remaining circuit elements have a holding height of an arbitrary value or less. It's okay.
  • the other holding surface may be disposed to face a surface formed of an insulator with an interval of the arbitrary value.
  • the light source unit further includes a mounting substrate on which the solid-state light emitting element is mounted on a mounting surface, housing means on which a non-mounting surface of the mounting substrate is closely disposed, and a through hole, A power transmission means for transmitting power supplied by the unit; and a chip component that electrically connects the pad portion provided on the mounting substrate and the power transmission means; and the chip component is made of metal, A planar first member connected to the pad portion, and a metal, which is opposite to the surface connected to the pad portion of the first member, at both ends in the longitudinal direction of the first member, Two spire portions that are vertically connected to the first member, the two spire portions are planar, have the same dimensions and the same shape, and one of the two spire portions is Inserted into the through hole In state, it may be joined with the power transmitting means by soldering.
  • This configuration has an effect that the electrical connection between the mounting substrate in the light source unit and the power transmission means can be reliably performed.
  • the light source unit further includes a light-transmitting cylindrical shape that is attached to the housing means, and has light-transmitting means that are open at both end faces, and the housing means includes the light-transmitting means.
  • Two insertion portions each having a U-shaped cross section in which the both end surfaces are inserted are formed, and the length of the translucent means is defined as a distance a and the distance between the bottom surfaces of the two insertion portions.
  • the magnitude relationship when the distance b and the distance between the upper surfaces of the two insertion portions is the distance c is distance b> distance a> distance c
  • one end surface of the translucent means and the two are a predetermined elastic body. It may be closely arranged via. Further, the predetermined elastic body may be a rubber sponge.
  • This configuration has the effect of realizing a light source unit with drip-proof properties.
  • the magnitude relationship of distance b> distance a> distance c is always maintained, and one end face of the translucent means and the end face of the two insertion portions are The close contact arrangement via the predetermined elastic body is maintained between the bottom surface on the insertion side and the other end surface of the translucent means and the bottom surface on the side where the end surface of the two insertion portions is inserted. May be.
  • This configuration has the effect of maintaining the drip-proof property of the light source unit even in a low temperature environment and a high temperature environment.
  • the width of the bottom surface of the two insertion portions may be wider than a predetermined value with respect to the thickness of the wall surface of the translucent means.
  • the wall surfaces of the two insertion portions may be in contact with the light transmitting means only through an arbitrary elastic body.
  • the arbitrary elastic body may be constituted by a hard elastic body with respect to the predetermined elastic body.
  • This configuration has an effect that the light transmitting means can be prevented from being damaged when the wall surface of the light transmitting means and the wall surface of the insertion portion come into contact with each other.
  • the casing means may be made of metal.
  • This configuration has the effect that the heat generated as a loss from the solid state light emitting device can be dissipated using the casing means.
  • the present invention it is possible to provide a lighting device using an LED that can maintain hermeticity (particularly, drip-proof property) even in a low temperature environment, using a power supply device that is small and has a long life. it can.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of lighting apparatus 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of the actual use state of the lighting apparatus 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view of the light source unit 2 according to Embodiment 1 of the present invention viewed from the A direction.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of the C1-C2 plane of light source unit 2 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5A is an enlarged view showing the structure of the E-1 portion of the light source unit 2 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5B is an enlarged view showing the structure of the E-2 portion of the light source unit 2 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of the D1-D2 surface of light source unit 101 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a state of connection between the substrate 31 and the connection cable 4.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the appearance of the relay component 61.
  • FIG. 9A is an enlarged view showing the structure at room temperature of the lighting device E-1 part according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 9B is an enlarged view showing the structure at low temperature of the illumination device E-1 part according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 9A is an enlarged view showing the structure at room temperature of the lighting device E-1 part according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 9B is an enlarged view showing the structure at low temperature of the illumination device E-1 part according
  • FIG. 9C is an enlarged view showing the structure of the illumination device E-1 part according to Embodiment 1 of the present invention at a high temperature.
  • FIG. 10 is a plan view of power supply device 5 according to Embodiment 1 of the present invention as viewed from the B direction.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the structure of the F1-F2 plane of power supply device 5 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing the structure of the G1-G2 plane of power supply device 5 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 13 is a plan view showing the structure of the heating element 153a.
  • FIG. 14 is a plan view showing the structure of the winding element 163.
  • FIG. 15 is a plan view showing a mounting state of the heating element 153b on the substrate 155.
  • FIG. FIG. 16 is a functional block diagram of lighting apparatus 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 17 is an example of a current waveform output from the rectifying unit 192.
  • FIG. 18 is an example of a schematic circuit configuration of the illumination device 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 19A is a diagram for explaining rectification by the diode bridge 204.
  • FIG. 19B is a diagram for explaining rectification by the diode bridge 204.
  • FIG. 20 is a flowchart showing the operation of the illumination device 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 21 is a flowchart illustrating a method for determining the ratio of lighting device 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 22A is a diagram for explaining control of the duty ratio in the pulse generator 197.
  • FIG. 22B is a diagram for explaining control of the duty ratio in the pulse generator 197.
  • FIG. 22C is a diagram for explaining the control of the duty ratio in the pulse generator 197.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating an example of the characteristic 251 of the target power value with respect to the duty ratio.
  • FIG. 24 is a flowchart illustrating a ratio correction method based on the average value of the current output from the rectifying unit 192.
  • FIG. 25A is a plan view showing the appearance of light source unit 81 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 25B is an enlarged view showing the structure of part E-3 of light source unit 81 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 26 is a perspective view showing an appearance of lighting apparatus 1 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 27 is a plan view of the light source unit 101 according to Embodiment 3 of the present invention viewed from the H direction.
  • FIG. 28 is a plan view of the light source unit 101 according to Embodiment 3 of the present invention viewed from the I direction (a state in which the protective translucent plate 351 is removed).
  • FIG. 29 is a cross-sectional view showing the structure of the light source unit 101 according to Embodiment 3 of the present invention on the J1-J2 plane (the plane along the central axis of the casing portion 102).
  • FIG. 30 is a cross-sectional view showing the structure on the K1-K2 plane of light source unit 101 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 31 is a plan view of the casing 102 as viewed from the direction of the opening 357.
  • FIG. 32 is a cross-sectional view showing the structure of the surface of the housing unit 102 along the central axis.
  • FIG. 33A is a plan view showing the configuration of the substrate 331 viewed from the mounting surface direction.
  • FIG. 33B is a plan view showing the configuration of the substrate 331 viewed from the side surface direction.
  • FIG. 34 is a cross-sectional view of the light source unit 101 according to Embodiment 3 of the present invention on the J1-J2 plane (the plane along the central axis of the casing portion 102), and shows the locus of light.
  • FIG. 35A is a diagram showing a structure of a conventional LED lighting device.
  • FIG. 35B is a cross-sectional view showing the structure of the conventional LED lighting device on the N1-N2 plane.
  • FIG. 36 is a cross-sectional view showing the structure of the surface along the central axis of the housing portion 102 of the light source unit 421 according to the first modification of the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 37 is a cross-sectional view showing the structure of the surface along the central axis of the housing portion 102 of the light source unit 431 according to the second modification of the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 38 is a plan view showing the structure of the light source unit 441 according to the third modification of the third embodiment of the present invention as seen from the light emission direction.
  • FIG. 39 is a perspective view showing an appearance of a light source unit 451 according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 40 is a plan view of the light source unit 451 according to Embodiment 4 of the present invention viewed from the O direction.
  • FIG. 41 is a cross-sectional view showing the structure of the surface along the central axis of the casing 102 of the light source unit 451 according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 42 is a cross-sectional view of the surface along the central axis of the casing 102 of the light source unit 451 according to Embodiment 4 of the present invention, and is a diagram showing the locus of light.
  • FIG. 43 is a cross-sectional view showing the structure of the light source unit 451-1 according to the modification of the fourth embodiment of the present invention on the surface along the central axis of the housing portion 102. As shown in FIG. FIG. FIG.
  • FIG. 44 is a cross-sectional view of the light source unit 451-1 according to the modification of the fourth embodiment of the present invention on a plane along the central axis of the housing portion 102, and shows the locus of light.
  • FIG. 45 is a perspective view showing an appearance of light source unit 511 according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 46 is a plan view of the light source unit 511 according to Embodiment 5 of the present invention viewed from the P direction.
  • FIG. 47A is a plan view showing the configuration of the substrate 512 as seen from the mounting surface direction.
  • FIG. 47B is a plan view showing the configuration of the substrate 512 as seen from the side surface direction.
  • the illuminating device 1 of the present invention includes a light source unit 2 having a solid state light emitting element 32 and a power source device 5 that supplies power to the light source unit 2 using an AC power source (commercial power source 191).
  • Reference numeral 5 denotes a predetermined circuit element group (heating elements 153a, 153b, 153c, general element 154, winding element 163) that generates power to be supplied from the AC power supply (commercial power supply 191) to the solid state light emitting element 32, and a rectangular shape.
  • a substrate 155 that holds the predetermined circuit element group, and the predetermined circuit element group includes a winding element 163,
  • a rectifying element (heat generating elements 153a and 153c) having a heat radiation electrode 171 and a switching element (heat generating element 153b) are included.
  • 155 while being arranged with in a state of a predetermined angle ⁇ longitudinal direction (axis z-direction) of the heat radiation electrode 171 is disposed in close contact with the plate 152 made of metal having a predetermined thickness.
  • the light source unit 2 further has a light-transmitting tubular body 10 having a light-transmitting property and attached to a housing unit (a structure constituted by the caps 3a and 3b and the support body 33) and having both ends opened.
  • the housing unit is formed with two insertion portions 37a and 37b each having a U-shaped cross section into which both end faces of the tube body 10 are inserted, and the length of the tube body 10 is set to a distance a.
  • the magnitude relationship when the distance between the bottom surfaces 39a and 39b of the two insertion portions 37a and 37b is the distance b and the distance between the top surfaces 40a and 40b of the two insertion portions 37a and 37b is the distance c, Distance b> Distance a> Distance c ...
  • the magnitude relationship of Formula 1 is always maintained, and one end surface 21a of the tubular body 10 and the end surface 21a of the two insertion portions 37a and 37b are inserted.
  • the close contact arrangement via the elastic body 34 is maintained between the bottom surface 39a on the side and the other end surface 21b of the tubular body 10 and the bottom surface 39a on the side where the end surface 21b is inserted among the two insertion portions 37a and 37b. Is done.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the lighting device 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view illustrating an example of an actual use state of the lighting device 1.
  • the lighting device 1 includes a light source unit 2, a connection cable 4, a power supply device 5, and a power supply cable 6.
  • connection cable 4 is a cable for electrically connecting the light source unit 2 and the power supply device 5.
  • the power cable 6 is a cable that guides the power supplied from the AC power source such as the commercial power source 191 to the power supply device 5.
  • the lighting device 1 is used by being attached to an instrument (device, member) or the like in the actual use state.
  • FIG. 2 is an example of this, and the lighting device 1 is attached to the fixture 8.
  • the light source unit 2 is fixed to the instrument 8 by fixing bands 9a and 9b as shown in FIG.
  • the attachment method of the light source unit 2 is not limited to this, You may attach by arbitrary methods.
  • the light source unit 2 may be directly attached to a mechanical device (not shown) or the like, and the light source unit 2 may be attached to an arbitrary instrument (device, member) as necessary.
  • the power supply device 5 is disposed on the instrument 8 (of course, the instrument (apparatus, member) to which the power supply apparatus 5 is in close contact is not limited to this).
  • the plate 152 of the power supply device 5 is disposed in close contact with a member (not shown) having high thermal conductivity such as metal and having a high heat dissipation effect.
  • a member not shown
  • the instrument 8 shown in FIG. 2 is made of metal and has a sufficiently large surface area. Therefore, here, the plate 152 of the power supply device 5 is disposed in close contact with the instrument 8.
  • the light source unit 2 and the power supply device 5 which are main components of the lighting device 1 will be described.
  • FIG. 3 is a plan view of the light source unit 2 viewed from the direction A in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration on the C1-C2 plane of FIG. 5A and 5B are enlarged views showing the structures of the E-1 and E-2 parts in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure on the D1-D2 plane of FIG.
  • the light source unit 2 includes a tubular body 10 and caps 3a and 3b.
  • a substrate 31, a solid light emitting element 32, and a support body 33 are disposed inside the tube body 10.
  • the cap 3a includes an insertion portion 37a
  • the cap 3b includes an insertion portion 37b
  • the cap 3b is provided with an introduction terminal 22, from which the connection cable 4 is introduced from the outside of the light source unit 2 into the light source unit 2 (tube 10).
  • the introduction terminal 22 is a known terminal (for example, a terminal that is hermetically sealed using an O-ring), and thus the connection cable 4 is introduced into the light source unit 2 (tube 10). Therefore, the airtightness is not impaired.
  • the light source unit 2 has a predetermined length in the longitudinal direction (x1 direction in FIG. 4). You may set this length arbitrarily as needed.
  • the tube body 10 is made of a light-transmitting material such as glass, polycarbonate, or acrylic. Here, it is configured as a cylindrical shape, but may be a hollow prism (triangular prism, quadrangular prism, etc.). Further, for the purpose of diffusing the light emitted from the solid light emitting element 32, the tube body 10 may be configured by mixing a colorant such as a diffusing agent or milky white.
  • a light-transmitting material such as glass, polycarbonate, or acrylic.
  • the tube body 10 may be configured by mixing a colorant such as a diffusing agent or milky white.
  • Both ends in the longitudinal direction (x1 direction in FIG. 4) of the tube body 10 are opened to constitute end faces 21a and 21b.
  • the end surfaces 21a and 21b are inserted into the insertion portions 37a and 37b, respectively.
  • the caps 3a and 3b are placed in close contact with the support 33.
  • the structure composed of the caps 3a and 3b and the support 33 constitutes a housing unit.
  • the contact arrangement (not shown) of the cap 3a and the support 33 and the connection surface (not shown) of the cap 3b and the support 33 is configured to be a flat surface and the connection (contact) is maintained. It may be performed by fixing using a screw (not shown) or the like. At this time, it is also preferable to use a screw (not shown) with a rubber washer in order to prevent moisture from entering the light source unit 2 (tube body 10).
  • the casing unit is preferably made of a material having high thermal conductivity (metal, such as aluminum or copper). By doing so, it is possible to efficiently transfer the heat generated as a loss in the solid light emitting element 32 and dissipate the heat to the outside of the light source unit 2.
  • metal such as aluminum or copper
  • caps 3a and 3b are provided with insertion portions 37a and 37b.
  • the insertion part 37a and the insertion part 37b are U-shaped in cross section, the upper surfaces 40a and 40b are opened, and the end surfaces 21a and 21b of the tubular body 10 are inserted from the upper surfaces 40a and 40b, respectively.
  • Elastic bodies 34 are respectively inserted between the bottom surface 39a and the end surface 21a of the insertion portion 37a and between the bottom surface 39b and the end surface 21b of the insertion portion 37b, and the bottom surface 39a and the end surface 21a are interposed via the elastic body 34.
  • the bottom surface 39b and the end surface 21b are disposed in close contact with each other via the elastic body 34.
  • the elastic body 34 is made of a flexible material such as a rubber material, and is preferably made of a soft material. With this configuration, the close contact arrangement between the bottom surface 39a and the end face 21a via the elastic body 34 and the close contact arrangement between the bottom face 39b and the end face 21b via the elastic body 34 can be further ensured (that is, airtightness can be improved). Can be secured).
  • the elastic body 34 needs to be made of a material that can ensure drip-proofness. This is to prevent moisture from entering the light source unit 2 (tube body 10) from the outside of the lighting device 1. In other words, it is important to ensure airtightness, and in particular to ensure drip-proofing properties. To that end, as described above, the elastic body 34 needs to be made of a material that can ensure drip-proofing properties.
  • the inventors adopted a rubber sponge, which is also applied as a waterproof / moisture-proof packing in various electric appliances, as the elastic body 34.
  • a rubber sponge which is also applied as a waterproof / moisture-proof packing in various electric appliances.
  • the above conditions (flexibility and softness) are also satisfied.
  • Experiments were actually conducted using a rubber sponge as the elastic body 34, and it was confirmed that the desired performance could be obtained.
  • the width t1 of the bottom surfaces 39a and 39b is naturally required to be wider than the thickness t2 of the wall surface of the tubular body 10, but is preferably configured to be wider than a predetermined value (generally 2 mm).
  • the first reason is to secure a space for the elastic body 34 to be deformed.
  • the bottom surface 39a and the end surface 21a and the bottom surface 39b and the end surface 21b are arranged in close contact with each other through the elastic body 34.
  • the elastic body 34 applies pressure from the mutual surfaces. It is necessary to undergo deformation, and a space for the deformation to be performed must be ensured.
  • the elastic bodies 35 and 36 may be made of a rubber material. However, the elastic bodies 35 and 36 are for preventing the tube body 10 from coming into direct contact with the caps 3a and 3b as described above, and are preferably made of a material that is somewhat hard. Conversely, when the elastic bodies 35 and 36 are made of a soft material, there is a possibility that the objective (preventing the tube body 10 from coming into direct contact with the caps 3a and 3b) cannot be achieved due to excessive deformation. Therefore, it is preferable that the elastic body 34 is made of a hard material.
  • the substrate 31 is disposed in the light source unit 2 (tube 10).
  • the substrate 31 is made of a metal having a high thermal conductivity (preferably a metal having a thermal conductivity of 200 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ K ⁇ 1 or more).
  • the support 33 is made of the same material.
  • the substrate 31 is made of aluminum.
  • the substrate 31 and the support 33 are brought into contact with each other. This is because, when air enters between the substrate 31 and the support 33, heat conduction between the substrate 31 and the support 33 is hindered, and this makes it impossible to perform heat treatment more efficiently. That is, it is preferable to increase the adhesion between the substrate 31 and the support 33 by configuring the substrate 31 and the support 33 with the same material. Furthermore, it is preferable to perform press working to further improve the adhesion.
  • an adhesive material for example, a double-sided tape without an adhesive or a base material (not shown) is sandwiched between the substrate 31 and the support 33, and the adhesion between the two is improved. It is preferable to increase.
  • the substrate 31 it is also preferable to divide the substrate 31 into a plurality of pieces. This is because, when the linear expansion coefficients of the substrate 31 and the support 33 are different, the adhesion between the substrate 31 and the support 33 deteriorates when the environmental temperature of the light source unit 2 increases (or decreases). This is to prevent it.
  • the length in the longitudinal direction per substrate 31 is shortened. Thereby, the expansion amount per one board
  • This method of dividing the substrate 31 is particularly effective when the length of the light source unit 2 in the longitudinal direction (x1 direction in FIG. 4) is long.
  • the caps 3a and 3b and the support 33 are made of a material having high thermal conductivity and are closely arranged (that is, form a casing unit).
  • the substrate 31 is made of a metal substrate, and coupled with the close contact with the support 33, the heat generated in the solid light emitting element 32 can be efficiently radiated to the outside of the light source unit 2 (tube 10). it can.
  • connection cable 4 is connected to the substrate 31.
  • the other end of the connection cable 4 is connected to a power supply device 5 that generates electric power used to drive the solid state light emitting element 32. Therefore, the electric power generated by the power supply device 5 is supplied to the solid state light emitting device 32 through the connection cable 4 and the substrate 31 as a route.
  • connection between the substrate 31 and the connection cable 4 has a connection structure as shown in FIG.
  • the relay component 61 used here has a configuration shown in FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the appearance of the relay component 61.
  • the relay component 61 is substantially U-shaped when viewed from the side. That is, the relay component 61 has a planar first member 64 connected to the wiring pad 51 and the length of the first member 64 on the surface opposite to the surface connected to the wiring pad 51 of the first member 64. Two spire portions 62 connected perpendicularly to the first member 64 are provided at both ends in the direction.
  • the shape of the relay part 61 is not limited to the U-shape but may be an L-shape. That is, the relay component 61 has a planar first member 64 connected to the wiring pad 51 and the length of the first member 64 on the surface opposite to the surface connected to the wiring pad 51 of the first member 64. One spire portion 62 connected perpendicularly to the first member 64 may be provided at one end in the direction. However, considering the convenience of mounting on the substrate 31, the U-shape is desirable.
  • the reason is as follows.
  • the relay part 61 is mounted on the substrate 31, it is efficient to mass-produce the light source unit 2 by using an automatic mounting apparatus. At this time, the relay component 61 is embossed and automatically arranged on the substrate 31.
  • the relay part 61 is L-shaped, the balance of the relay part 61 is lost during the automatic placement of the substrate 31 and it is difficult to place the relay part 61 at a desired position.
  • the U-shape is used, the balance of the relay component 61 is not lost, and the substrate 31 can be automatically arranged at a desired position.
  • the relay part 61 is made of a conductive material. Further, as shown in FIG. 7, the relay component 61 is mounted on the wiring pad 51 of the substrate 31 by soldering. Furthermore, the spire portion 62 is connected to the lug terminal 52 of the connection cable 4 by soldering. Therefore, it is necessary to select a material having heat resistance that can withstand soldering for the relay component 61. Usually, the relay component 61 is made of a metal such as aluminum or copper.
  • the relay component 61 is mounted on the wiring pad 51 by the reflow soldering method. Thereby, the relay component 61 can be mounted on the wiring pad 51 simply and reliably.
  • a predetermined step 63 is provided in the spire portion 62 of the relay part 61.
  • the lug terminal 52 attached by soldering or caulking to the end of the connection cable 4 from which the insulating layer has been removed is inserted into the spire portion 62 of the relay component 61, and both are soldered.
  • the solder shape at the time of joining by attachment comes to be sandwiched from the upper and lower sides of the lug terminal 52, and it becomes possible to join more reliably.
  • the soldering at the time of joining in the state inserted in the spire part 62 of the relay component 61 may be manual soldering using a soldering iron.
  • connection cable 4 when the connection cable 4 is electrically connected to the substrate 31, the end of the connection cable 4 is connected to the wiring pad 51 by spot soldering (hand soldering using a soldering iron).
  • spot soldering hand soldering using a soldering iron.
  • the substrate 31 is a metal substrate, and since the metal substrate has high thermal conductivity, it is difficult to raise the temperature of the wiring pad 51 to a desired temperature. Therefore, the risk that the connection cable 4 is detached from the wiring pad 51 increases due to poor soldering.
  • the substrate 31 is a metal substrate, there is a problem that an excessive portion is electrically connected to cause an electrical short circuit. Therefore, it is not easy to provide a through hole portion (not shown).
  • connector terminals that can be attached to the substrate 31 using the reflow method have been developed, but such connector terminals generally have a large volume. Therefore, there is a problem that the connector terminal blocks light emitted from the solid state light emitting device 32 mounted on the substrate 31.
  • the relay part 61 employing the light source unit 2 is very compact and does not cause such a problem. Therefore, the merit is great.
  • connection structure described above is also useful when the substrate 31 is made of a material that is difficult to provide a through hole, such as a ceramic substrate or an alumina nitride substrate.
  • the substrate 31 needs to be disposed in close contact with the support 33 as in the light source unit 2, there is a protrusion on the back surface (the surface on which the solid light emitting element 32 is not mounted) of the substrate 31. This hinders the close contact between the substrate 31 and the support 33. Therefore, even if the substrate 31 is a glass epoxy substrate, it is difficult to make a connection using a through-hole portion for wiring (not shown).
  • connection structure using the relay component 61 described above does not cause protrusions on the back surface of the substrate 31. Therefore, in such a case, it is preferable to apply the connection structure using the relay component 61 described above even if the substrate 31 is formed of a glass epoxy substrate.
  • connection structure using the relay component 61 can be applied.
  • a through hole (not shown) for electrical connection is provided in a flexible board (not shown) and a rigid board (not shown), and both are soldered in a state of being inserted into the spire portion 62 of the relay component 61. Join.
  • the plurality of solid state light emitting elements 32 are arranged on the substrate 31.
  • the plurality of solid state light emitting elements 32 are, for example, LEDs.
  • the solid state light emitting device 32 is a so-called high power LED with a power consumption per unit of 1 W or more, and is a surface mount type LED.
  • the high power LED has a high luminous intensity and is suitable for lighting device applications.
  • the emission color of the solid-state light emitting element 32 to be used preferably corresponds to daylight color, daylight white, white, warm white, or light bulb color.
  • the plurality of solid-state light emitting elements 32 include daylight colors, daylight whites, whites, and warm whites defined in 4.2 “Chromaticity Range” of JISZ9112 “Classification by light source color and color rendering of fluorescent lamps”. Or it emits light corresponding to the color of the bulb.
  • the light source unit 2 can maintain airtightness (particularly, drip-proof property) even in a low temperature environment. This will be described below.
  • the length of the tube body 10 (the distance between the end surface 21a and the end surface 21b) is the distance a
  • the distance between the bottom surface 39a of the insertion portion 37a and the bottom surface 39b of the insertion portion 37b is the distance b
  • the distance between the upper surface 40a of the insertion portion 37a and the upper surface 40b of the insertion portion 37b is a distance c (see FIG. 4).
  • the material of the tube body 10 is acrylic and the material of the housing unit is aluminum.
  • acrylic is larger than aluminum.
  • the housing unit (the structure formed by the caps 3a and 3b and the support 33) can be appropriately held without detaching the tube body 10.
  • elastic bodies 34 are inserted between the bottom surface 39a and the end surface 21a and between the bottom surface 39b and the end surface 21b, respectively, and the bottom surface 39a and the end surface 21a are arranged in close contact with each other via the elastic body 34.
  • the bottom surface 39b and the end surface 21b are arranged in close contact via the elastic body 34.
  • the elastic body 34 is made of a flexible material such as a rubber material, and can secure drip-proof properties. Therefore, it has a function of preventing moisture from entering the inside of the lighting device 1 (tubular body 10) from the outside of the lighting device 1.
  • the casing unit and the tube body 10 can be configured (arranged) with airtightness (particularly, drip-proof). Therefore, it is possible to prevent moisture from entering the light source unit 2 (tube body 10) from the outside of the light source unit 2.
  • FIGS. 9A to 9C are enlarged views of part E-1 shown in FIG. 4.
  • FIG. 9A is a normal temperature environment (for example, environmental temperature 20 degrees)
  • FIG. 9B is a low temperature environment (for example, environmental temperature ⁇ 30C)
  • FIG. 9C shows a high temperature environment (for example, an environmental temperature of 70 degrees).
  • the insertion amount (distance between the upper surface 40a and the end surface 21a) of the end surface 21a inserted into the insertion portion 37a is changed from t3 to t3-1.
  • the insertion amount of the end surface 21b inserted into the insertion portion 37b also changes from t3 to t3-1).
  • the distance a is relatively smaller than the distance b and the distance c in the low temperature environment as compared with the case in the normal temperature environment.
  • the material of the tube body 10 is made of acrylic and the material of the housing unit is made of aluminum, and in general, acrylic has a larger linear expansion coefficient than aluminum.
  • the light source unit 2 is designed so that the magnitude relationship shown in Expression 1 is established. That is, even in the low temperature environment, even if the distance a is relatively small with respect to the distance b and the distance c, the insertion amount of the end surface 21a inserted into the insertion portion 37a and the end surface 21b inserted into the insertion portion 37b. The amount to be changed only changes from t3 to t3-1, and the housing unit can still be appropriately held without detaching the tubular body 10.
  • the elastic body 34 follows that the amount of insertion of the end surface 21a into the insertion portion 37a and the amount of insertion of the end surface 21b into the insertion portion 37b change from t3 to t3-1.
  • the close contact arrangement between the bottom surface 39a and the end face 21a and the close contact arrangement between the bottom face 39b and the end face 21b through the elastic body 34 is maintained (that is, the size of the elastic body 34 that can follow this is determined as the light source unit 2). It is important to select it when designing the system).
  • the light source unit 2 maintains drip-proof property even in a low temperature environment as in the case of normal temperature (that is, prevents moisture from entering the light source unit 2 (tube 10)). )be able to.
  • the insertion amount (distance between the upper surface 40a and the end surface 21a) of the end surface 21a inserted into the insertion portion 37a is changed from t3 to t3-2.
  • the insertion amount of the end surface 21b inserted into the insertion portion 37b also changes from t3 to t3-2.
  • the distance a is relatively larger than the distance b and the distance c compared to the case in a normal temperature environment.
  • the material of the tube body 10 is made of acrylic and the material of the housing unit is made of aluminum, and in general, acrylic has a larger linear expansion coefficient than aluminum.
  • the light source unit 2 is designed so that the magnitude relationship shown in Expression 1 is established. That is, even if the distance a becomes relatively large with respect to the distance b and the distance c in a high temperature environment, the insertion amount of the end surface 21a inserted into the insertion portion 37a and the end surface 21b inserted into the insertion portion 37b. The amount to be changed only changes from t3 to t3-2, and the housing unit can still appropriately hold the tube body 10 without detaching the tube body 10.
  • the elastic body 34 follows that the amount of insertion of the end surface 21a into the insertion portion 37a and the amount of insertion of the end surface 21b into the insertion portion 37b change from t3 to t3-2.
  • the close contact arrangement between the bottom face 39a and the end face 21a and the close contact arrangement between the bottom face 39b and the end face 21b through the elastic body 34 are maintained.
  • the light source unit 2 maintains drip-proof properties even in a high temperature environment as in the case of normal temperature (that is, prevents moisture from entering the light source unit 2 (tube body 10)). )be able to.
  • the low-temperature environment is used.
  • the distance a becomes relatively large with respect to the distance b and the distance c as compared with the case in the room temperature environment.
  • the distance a is relatively small with respect to the distance b and the distance c as compared with a case in a normal temperature environment.
  • the light source unit 2 maintains the drip-proof property as in the case of room temperature for the same reason as described above (that is, moisture enters the light source unit 2 (tube 10)). Can prevent).
  • the light source unit 2 can maintain the drip-proof property not only at room temperature but also in a low temperature environment and a high temperature environment.
  • LEDs have a feature that light emission efficiency hardly decreases even in a low temperature environment (for example, an environment of ⁇ 30 degrees). Therefore, it has been studied to apply an illumination device using LEDs to illumination in a low temperature environment such as in a freezer warehouse.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-207768 discloses a waterproof structure for the end of the tubular case in a linear light source in which an LED module is inserted into the tubular case.
  • a filler is injected into a recess formed by a sealing plug attached to the end of the tubular case and the tubular case. It is said that this waterproof structure can realize a linear light source that is highly airtight, that is, that can prevent moisture from entering.
  • each component is generally shrunk, but the degree of shrinkage varies depending on the material of each component. This is because the linear expansion coefficient differs depending on the material.
  • the gap between the sealing plug and the filler or between the tubular case and the filler is reduced based on the difference in the degree of shrinkage in a low temperature environment. May occur. Therefore, the airtightness (drip-proof property) is impaired, and there is a risk of moisture entering the inside of the tube.
  • the light source unit 2 includes a housing unit (which is a structure in which the caps 3a and 3b and the support 33 are combined) having a predetermined length in the longitudinal direction, and a housing on the support 33.
  • the tubular body 10 having a solid light emitting element 32 arranged along the longitudinal direction of the unit and having a light-transmitting cylindrical shape that is attached to the housing unit and has open end faces 21a and 21b.
  • the caps 3a and 3b are formed with two insertion portions 37a and 37b each having a U-shaped cross section into which the end faces 21a and 21b of the tubular body 10 are respectively inserted.
  • the distance between the end surfaces 21a and 21b) is a distance a
  • the distance between the bottom surfaces 39a and 39b of the insertion portions 37a and 37b is a distance b
  • the distance between the upper surfaces 40a and 40b of the insertion portions 37a and 37b is a distance c. If the magnitude relationship is , The end surface 21a and the bottom surface 39a, and The end face 21b and the bottom surface 39 b, are disposed in close contact via the elastic body 34.
  • the light source unit 2 since the light source unit 2 always maintains the relationship of Formula 1 even in a low temperature environment, and the close contact arrangement of the end surface 21a and the bottom surface 39a and the end surface 21b and the bottom surface 39b via the elastic body 34 is maintained.
  • airtightness (particularly, drip-proof property) can be maintained in a low-temperature environment (that is, moisture can be prevented from entering the light source unit 2 (tube body 10)). Therefore, it is suitable as a lighting device in a refrigerated warehouse.
  • airtightness (particularly, drip-proof property) can be maintained even in a high temperature environment.
  • FIG. 10 is a plan view of the power supply device 5 viewed from the direction B in FIG. 11 is a cross-sectional view showing the structure of the power supply device 5 on the F1-F2 plane of FIG. 12 is a cross-sectional view showing the structure of the power supply device 5 on the G1-G2 plane of FIG.
  • the short side direction of the plate 152 is the axis x
  • the short side direction of the substrate 155 is the axis y
  • the plate 152 the long side of the substrate 155 for the sake of explanation.
  • the power supply device 5 itself may have drip-proof properties. Further, it may be arranged in a drip-proof case (not shown) or the like. By doing in this way, the illuminating device 1 comprised including the light source unit 2 which has drip-proof property can be used as an illuminating device which has drip-proof property.
  • the housing 151 has a columnar shape (here, a quadrangular columnar shape, but may be a columnar shape or the like), and has a hollow structure 158. Inside the hollow structure 158, a predetermined circuit element group (heat generating elements 153a, 153b, 153c, a general element 154, a winding element 163), a substrate 155, an insulator 157, and a presser fitting 161 are arranged.
  • a predetermined circuit element group here, generating elements 153a, 153b, 153c, a general element 154, a winding element 163
  • the material constituting the casing 151 is preferably an electrical insulator and is usually made of resin. Although it may be composed of a conductor such as metal, it is preferably composed of an electrical insulator in terms of ensuring the long life of the power supply device 5. The reason for this will be explained later.
  • the casing 151 (hollow structure 158) has an opening 159 on any one of the side surfaces (surface along the axis z), and the opening 159 is sealed by the plate 152.
  • the plate 152 is made of a metal (the inventors adopted aluminum, but is not limited to this. It is important that the plate 152 is made of a material having excellent thermal conductivity and heat dissipation).
  • the opening 159 of the structure 158) is sealed.
  • the heat radiation electrodes 171 of the heat generating elements 153a, 153b, and 153c are arranged in close contact with each other. This is because the heat generated in the heating elements 153a, 153b, and 153c is radiated using the plate 152.
  • the plate 152 is preferably disposed in close contact with a member (not shown) having a high heat conductivity such as metal and a large surface area and a high heat dissipation effect. By comprising in this way, the thermal radiation using the plate 152 can be performed more efficiently.
  • the plate 152 has high heat dissipation and the back surface of the plate 152 (the back surface referred to here) refers to a surface that is the back surface of a surface that is partially concealed by the housing 151 (hollow structure 158). ) A member having a larger surface area is closely arranged. By doing in this way, the area which contacts with the surrounding air becomes larger and heat dissipation is performed effectively.
  • the instrument 8 shown in FIG. 2 is made of metal and has a sufficiently large surface area. Therefore, here, the plate 152 of the power supply device 5 is disposed in close contact with the instrument 8.
  • the thickness t4 of the plate 152 was set to a predetermined value or more.
  • the plate 152 can be prevented from being distorted.
  • the plate 152 and the member such as the instrument 8 it is necessary to closely arrange the plate 152 and the member such as the instrument 8, and the inventors prevent the distortion of the plate by setting the thickness t4 of the plate 152 to a predetermined value or more. And a member such as the instrument 8 are arranged in close contact with each other.
  • the thickness t4 of the plate 152 may be 1 mm or more, and a better result is obtained if the thickness t2 is 2 mm or more.
  • the inventors provided three holes, through holes 71a, 71b, 72, in the plate 152, and using this, the plate 152 was fixed to the instrument 8 with screws (not shown) or the like.
  • the through hole 71a is one end in the long side direction of the plate (axis z)
  • the through hole 71b is in the long side direction of the plate (axis z) at the center of the short side direction (axis x) of the plate.
  • the through hole 72 is the center of the long side direction of the plate (axis z) and one of the short side direction (axis x) of the plate. Placed at the end of the. Then, the plate 152 was fixed to a member such as the instrument 8 by using the three through holes 71a, 71b, and 72.
  • the inventors have actually tested and confirmed that the plate 152 and the member such as the instrument 8 can be disposed in close contact with each other in combination with the thickness t4 of the plate 152 being equal to or greater than a predetermined value. .
  • the plate 152 it is necessary to configure the plate 152 so that portions other than the heat radiation electrode 171 of the heat generating elements 153a, 153b, and 153c, the general element 154, and the winding element 163 are not in contact with each other (that is, a predetermined circuit element) Only the heat dissipating electrodes 171 of the heating elements 153a, 153b, and 153c are in contact with the plate 152 in the group). Furthermore, it is necessary for the substrate 155 not to contact the plate 152.
  • the reason for this is to realize the long life of the power supply device 5. That is, the heat generating elements 153a, 153b, and 153c are surely radiated from the heat radiating electrode 171. On the other hand, contact with the plate 152 that is made of metal, that is, a conductor, directly leads to the occurrence of an electrical short circuit. If an electrical short circuit occurs, it naturally leads to a failure of the power supply device 5 and long life cannot be realized. Therefore, the power supply device 5 has the above configuration.
  • the heating elements 153a, 153b, and 153c are, for example, switching elements of a field effect transistor 207a (hereinafter referred to as FET), and rectifying elements of a diode bridge 204 and diodes 208 and 209.
  • FET field effect transistor
  • the heating elements 153a and 153c are rectifying elements, that is, the diode bridge 204 and the diodes 208 and 209.
  • the heating element 153b is a switching element, that is, an FET 207a.
  • the heat generating elements 153a, 153b, and 153c generate a large amount of heat as a loss when large power passes through them. Therefore, it is necessary to dissipate heat appropriately.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of the heat generating element 153a (heat generating elements 153b and 153c are basically the same), and has a heat radiation electrode 171 as shown in FIG. This is arranged so as to be in close contact with the plate 152.
  • some of the heat generating elements 153a, 153b, and 153c are provided with fixing through holes (not shown).
  • a fixing through hole (not shown) is not provided in 153a and 153b. In such a case, it is preferable to fix using the presser fitting 161 and the screw 162.
  • heating elements in this case, heating elements 153a and 153b that are not provided with fixing through-holes (not shown) are arranged close to each other, and the screws 162 and the like are used only by a single pressing metal fitting 161. It is preferable that the plate 152 and the heat radiation electrode 171 are in close contact with each other.
  • the number of parts can be reduced as compared with the case where the holding metal fitting 161 is provided for each heating element (in this case, the heating elements 153a and 153b) not provided with a fixing through hole (not shown). I can do it. Therefore, the cost of the lighting device 1 (power supply device 5) can be reduced.
  • the general element 154 and the winding element 163 have a small amount of heat generation, they do not need to be in close contact with the plate 152 and are arranged so that no contact occurs to prevent the electrical short circuit.
  • the winding element 163 (corresponding to the transformer 207b) has a central axis of the winding element 163 at an angle ⁇ with respect to the axis z which is the long side direction of the substrate 155. It arrange
  • the reason for arranging the winding element 163 as described above is to reduce the size of the power supply device 5.
  • the power supply device 5 supplies power to the light source unit 2, but is not limited to this, and can be suitably used for any light source unit using LEDs (a long life is ensured). This is due to that.)
  • these arbitrary light source units there are compact ones such as so-called downlights and spotlights.
  • the power supply device 5 applied to such a light source unit is preferably compact. Needless to say, it is preferable to reduce the size of the power supply device 5 even when the power supply device 5 is incorporated into a mechanical device (not shown).
  • the winding element 163 is configured by winding a conducting wire (not shown) around the core 163a.
  • a winding portion 163b is formed by winding a conducting wire (not shown).
  • the width t9 of the core 163a (that is, the width along the central axis of the winding element 163) t9 is a predetermined circuit element group (heating elements 153a, 153b, 153c, general element 154, windings) constituting the power supply device 5.
  • the power supply device 5 has the largest value among the circuit elements included in the element 163) (the inventors made a prototype of the power supply device 5 with a rated output of 100 W.
  • the winding element 163 (transformer 207b)
  • the width t9 of the core 163a is the largest value among the circuit elements included in the predetermined circuit element group (the heating elements 153a, 153b, 153c, the general element 154, and the winding element 163).
  • the arrangement of the winding element 163 on the substrate 155 is a key point. Therefore, the inventors arranged the substrate 155 so that the central axis of the winding element 163 is at an angle ⁇ with respect to the axis z which is the long side direction of the substrate 155 as described above.
  • the width t7 in the short side direction (direction along the axis y) of the substrate 155 can be made smaller than the width t9 of the core 163a.
  • the angle ⁇ is preferably in the range of 30 to 60 degrees, more preferably in the range of 40 to 50 degrees.
  • the angle ⁇ is 60 degrees or more, it is necessary to increase the width t7 of the short side direction of the substrate 155. Conversely, if the angle ⁇ is 30 degrees or less, This is because it is necessary to increase the width t8 in the long side direction of the substrate 155.
  • the angle ⁇ is not preferable to set the angle ⁇ to 30 degrees or less.
  • the winding element 163 corresponds to the transformer 207b, that is, only one winding element exists, but for example, a power factor correction circuit ( When a power supply device 5 is added to the power supply device 5, a booster coil (not shown) is required.
  • the step-up coil (not shown) is also a winding element 163 like the transformer 207b.
  • two winding elements 163 exist in a predetermined circuit element group. In this case, if the angle ⁇ is 30 degrees or less, the width t8 in the long side direction of the substrate 155 needs to be increased cumulatively.
  • the substrate 155 it is also preferable to configure the substrate 155 as a double-sided mounting substrate. By doing so, a predetermined circuit element group can be efficiently arranged on the substrate 155, and the power supply device 5 can be further downsized.
  • circuit elements of the predetermined circuit element group including all of the heating elements 153a, 153b, and 153c and all of the winding elements 163, and some of the general elements 154. Is held (mounted) on one surface of the substrate 155. Further, the remaining circuit elements of the predetermined circuit element group (including the remaining of the general elements 154) are held (mounted) on the other surface of the substrate 155.
  • the circuit elements mounted on the other surface of the substrate 155 are the remainder of the general elements 154 as described above, but these elements are limited to the small elements 160.
  • the small element 160 referred to here is an element of the general element 154 whose mounting height (height along the x-axis with the other surface of the substrate 155 as the origin) is a width t5 or less. .
  • the other surface of the substrate 155 is disposed to face the surface of the hollow structure 158 with a width t5 interposed therebetween. Therefore, only the small element 160 having a mounting height of the width t5 or less is mounted on the other surface of the substrate 155.
  • the width t5 is about several mm (for example, 5 mm or less).
  • the general element 154 mounted on one surface of the substrate 155 is not particularly limited in height at the time of mounting (a height along the x-axis with one surface of the substrate 155 as the origin).
  • the inventors made a prototype of the power supply device 5 with a rated output of 100 W, and the height when the winding element 163 was mounted was a predetermined circuit element group (heating elements 153a, 153b, 153c, general element 154, windings). It was high among the circuit elements included in the line element 163). That is, the height when the heating elements 153a, 153b, 153c and the general element 154 are mounted is equal to or less than the height when the winding element 163 is mounted. Therefore, even if the height of the general element 154 mounted on one surface of the substrate 155 is not particularly limited, the power supply device 5 is not enlarged.
  • the effect of configuring the substrate 155 as a double-sided mounting substrate is exhibited, and the power supply device 5 can be further downsized.
  • the substrate 155 it may be a general glass epoxy substrate.
  • a metal substrate, an alumina ceramic substrate, an aluminum nitride substrate, or the like may be used.
  • the substrate 155 has a rectangular shape as shown in the figure.
  • the heating elements 153a, 153b, and 153c are outside the substrate 155 by a predetermined interval t6 from one of the ends (specific end 156) among the ends along the long side direction (axis z). It is mounted on the substrate 155 so that the heat radiation electrode 171 is positioned on an axis (axis x) perpendicular to the mounting surface.
  • FIG. 15 shows a state of the heat generating element 153b mounted on the substrate 155.
  • the heating element 153b is mounted on the substrate 155 so that the heat radiation electrode 171 is positioned on the axis (axis x) that is outside the specific end 156 by a predetermined interval t6 and perpendicular to the mounting surface of the substrate 155. Is done.
  • the heating elements 153a and 153c are similarly mounted on the substrate 155.
  • a predetermined interval t 6 is generated between the plate 152 and the specific end 156.
  • the predetermined interval t6 may be an arbitrary interval. However, if the interval is too narrow, the withstand voltage between the substrate 155 and the plate 152 may be insufficient (that is, the wiring pattern of the substrate 155 ( (Not shown) may cause an electrical short circuit to the plate 152). In the experiments by the inventors, it has been confirmed that if there is an interval of 1 mm or more, no electrical short circuit occurs.
  • an insulator 157 that is an electrical insulator is inserted between the plate 152 and the specific end 156 (a portion at a predetermined interval t6).
  • the plate 152 and the substrate 155 are arranged along the axis z (see FIG. 12) so that the longitudinal directions thereof are parallel to each other, and the angle formed by the short side direction is substantially 90 degrees (see FIG. 12). That is, the angle formed by the axis x along the short side direction of the plate 152 and the axis y along the short side direction of the substrate 155 is approximately 90 degrees.
  • the length along the axis z of the casing 151 (in the case of a quadrangular prism shape) substantially coincides with the longitudinal width (the width along the axis z) t8 of the substrate 155, and the length along the axis y.
  • the height substantially coincides with the width (width along the axis y) t7 in the short side direction of the substrate 155.
  • the width of the casing 151 along the axis x is the highest mounting height (along the axis x) of the predetermined circuit element group (the heating elements 153a, 153b, 153c, the general element 154, and the winding element 163). It almost coincides with the element having a high height (in the inventors' trial manufacture, the winding element 163) (the width t5 is about several mm and has almost no effect).
  • the size of the casing 151 can be minimized. This contributes to reducing the size of the power supply device 5.
  • the substrate 155 has little space to move in the hollow structure 158.
  • the hollow structure 158 includes five surfaces including an insulator (resin) except for the surface on the plate 152 side.
  • the other surface of the substrate 155 can be cited as a portion where an electrical short circuit is a concern. This is because this surface is arranged to face the surface of the hollow structure 158 via a width t5 (about several mm).
  • the surface of the hollow structure facing this surface is made of an insulator (resin), so that the risk of an electrical short circuit is eliminated.
  • an insulator 157 is inserted between the plate 152 and the specific end 156.
  • the power supply device 5 it is possible to eliminate the possibility of an electrical short circuit occurring therein. Therefore, since there is no failure due to the occurrence of an electrical short circuit, stable long life can be exhibited. Furthermore, although the occurrence of an electrical short circuit has a risk of electric shock to the user, the possibility of this occurrence is also eliminated, and it can be said that this is a safe power supply device.
  • a lighting circuit unit is arranged in an open metal case body. And it is supposed that the opening part of a case body will be obstruct
  • Such a configuration is supposed to be able to dissipate heat generated from components constituting the lighting circuit section.
  • the mounting flange that closes the case body is made of resin, but most of the surrounding flange is made of metal. In such a state, there is a risk that a part of the lighting circuit portion touches the case body made of metal due to some impact or the like. Since the case body is made of metal, an accident such as an electrical short-circuit may occur.
  • the power supply device 5 realizes long life.
  • the housing 151 is made of resin, and a metal plate 152 is attached to the opening 159.
  • the predetermined circuit element group (heating elements 153a, 153b, 153c, general element 154, winding element 163) constituting the power supply device 5
  • only the heat radiation electrode 171 of the heating elements 153a, 153b, 153c is in contact with the plate 152.
  • the plate 152 and the heat radiation electrode 171 were arranged in close contact with each other. As a result, heat generated as a loss in the heating elements 153a, 153b, and 153c can be appropriately dissipated.
  • the casing 151 is a resin case, even if there is any impact, the unnecessary portions of the heating elements 153a, 153b, 153c and the general element 154 are prevented from coming into contact with the metal plate 152. It is out. Therefore, an electrical short circuit does not occur, and a stable long life is realized.
  • the arrangement of the winding element 163 has been devised, and the power supply device 5 has been successfully reduced in size.
  • the inventors made a prototype of the power supply device 5 with a rated output of 100 W. As a result, it has been confirmed that the size can be 28 mm (width along the axis x) ⁇ 28 mm (width along the axis y) ⁇ 220 mm (width along the axis z).
  • FIG. 16 is a functional block diagram of the lighting device 1 of the present invention.
  • the illuminating device 1 is an illuminating device that illuminates by emitting a plurality of solid state light emitting elements 32 using an AC power source, and includes a light source unit 2, a rectifying unit 192 that constitutes the power supply device 5, a measuring unit 193, A selection unit 194, a detection unit 195, a controller 196, and a pulse generator 197 are provided.
  • the commercial power source 191 and the rectifying unit 192 are connected by the power cable 6, and the detecting unit 195 and the light source unit 2 are connected by the connection cable 103.
  • the illuminating device 1 supplies direct current to the light source unit 2 composed of one or a plurality of solid state light emitting elements 32 using an alternating current power source supplied from a commercial power source 191 that is an external power source, and emits solid state light.
  • the element 32 is caused to emit light.
  • the commercial power source 191 is a power source that is supplied from a power company to a general household, a business office, or the like and supplies alternating current to the lighting device 1.
  • the rectification unit 192 performs full-wave rectification on the sine wave voltage (AC) of the commercial power supply 191.
  • the measuring unit 193 detects the current value (instantaneous value) output from the rectifying unit 192.
  • the detected current value (instantaneous value) output from the rectifying unit 192 is sent to the controller 196.
  • the current output from the rectifying unit 192 is, for example, as shown in FIG. In FIG. 17, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents current value. As is clear from this figure, the current output from the rectifying unit 192 has a non-conduction period. Such a non-conduction period occurs due to the characteristic that no current flows even when a voltage equal to or lower than a predetermined forward voltage is applied to the solid state light emitting element 32.
  • the selection unit 194 selects an ON time during which the voltage output from the rectification unit 192 is allowed to pass and an OFF time during which the voltage is not allowed to pass (hereinafter referred to as a ratio). This produces a voltage with a controlled ratio. Specifically, the voltage waveform output from the rectifying unit 192 is divided at predetermined time intervals. The divided voltage waveform is converted into a pulse-shaped waveform voltage within each period of the predetermined time interval. This ratio control is based on an instruction from the controller 196.
  • the ratio is directly connected to the power value supplied from the power supply device 5 to the light source unit 2.
  • the ratio is a time ratio of passage / non-passage of the voltage (current) output from the rectification unit 192 in the selection unit 194.
  • this ratio is high, the power value supplied from the power supply device 5 to the light source unit 2 is On the contrary, if the ratio is low, the value of power supplied from the power supply device 5 to the light source unit 2 becomes small.
  • the voltage output from the rectification unit 192 whose ratio is controlled is rectified by the rectification function included in the selection unit 194 and then supplied to the light source unit 2 via the detection unit 195.
  • the detection unit 195 detects the power value of the light source unit 2 in a state where the power supply device 5 is driven by being supplied with direct current.
  • the power value is calculated by a product of forward voltages generated when a current is passed through the solid state light emitting elements 32 constituting the light source unit 2, that is, a product of (current) ⁇ (forward voltage). .
  • the controller 196 instructs the selection unit 194 on the ratio as the first function.
  • a target power value obtained by the controller 196 (hereinafter referred to as a target power value) is compared. Based on this comparison result, the selection unit 194 is instructed with the ratio.
  • the selection unit 194 when it is determined that the target power value is larger than the current power value, the selection unit 194 is instructed to have a higher ratio than the immediately preceding ratio. If it is determined that the target power value is smaller than the current power value, the selection unit 194 is instructed to have a ratio lower than the immediately preceding ratio.
  • the current value (instantaneous value) output from the rectifying unit 192 detected by the measuring unit 193 is read, and the average current within a predetermined period is measured.
  • a waveform of a current estimated to flow through the measurement unit 193 (hereinafter referred to as an estimated waveform.
  • This estimated waveform is, for example, a waveform as shown in FIG. 17) is obtained from the average current during that period.
  • the predetermined period for obtaining the average current is preferably longer than a period corresponding to 1 ⁇ 2 of the period (reciprocal of the frequency) of the commercial power source 191. This is because the current flowing through the measurement unit 193 is obtained by full-wave rectification of the commercial power supply 191, and the waveform is actually repeated at a frequency twice that of the commercial power supply 191 (1/2 period). Therefore, in order to obtain a desired average current, a period corresponding to 1 ⁇ 2 of the cycle of the commercial power source 191 is required.
  • the ratio is designated to the selection unit 194 based on the comparison result. That is, if the current value (instantaneous value) output from the rectifying unit 192 detected by the measuring unit 193 is larger than the estimated current value (instantaneous value), the selection unit 194 has a lower ratio than the immediately preceding ratio. Instruct.
  • the selection unit 194 has a higher ratio than the immediately preceding ratio. Instruct.
  • the pulse generator 197 is a dimming signal transmitted from the outside of the power supply device 5 (may be transmitted using wired communication or may be transmitted using a wireless communication line). Based on the above, a pulse signal with a controlled duty ratio is generated and sent to the controller 196.
  • FIG. 18 is a diagram showing a schematic circuit configuration of the lighting device 1.
  • the illuminating device 1 shown in FIG. 16 can be realized by taking the configuration of a schematic circuit diagram as shown in FIG. Needless to say, the circuit configuration is not limited to this. Any circuit configuration that can realize the function described with reference to FIG.
  • the rectification unit 192 includes an inductor 201, an inductor 202, a capacitor 203, and a diode bridge 204.
  • the inductor 201, the inductor 202, and the capacitor 203 are protection circuits that protect against external disturbances.
  • the diode bridge 204 is a full-wave rectifier that outputs a full-wave rectified alternating current.
  • 19A and 19B are diagrams illustrating an output waveform (voltage waveform) of the diode bridge 204 that rectifies alternating current.
  • the diode bridge 204 rectifies the AC waveform as shown in FIG. 19A and forms and outputs a full-wave rectified waveform as shown in FIG. 19B.
  • the measuring unit 193 includes a resistor 205.
  • the value of the current output from the diode bridge 204 is detected.
  • the detected current value is notified to the controller unit 213.
  • the selection unit 194 includes a driver 206, an FET 207a, a diode 208, a diode 209, and a capacitor 210.
  • the selection unit 194 first generates a drive signal for the FET 207a connected thereto in the driver 206 to which the control signal is sent from the controller unit 213.
  • the FET 207a generates a pulsed voltage waveform (pulsed waveform) with a ratio instructed by the controller unit 213 by selecting whether the voltage output from the diode bridge 204 is passed or not passed.
  • the pulse waveform After passing through the transformer 207b, the pulse waveform is smoothed (noise removed) by circuit elements from the diode 208, the diode 209, and the capacitor 210.
  • the smoothed pulse waveform is supplied to the light source unit 2 via the detection unit 195.
  • the detection unit 195 includes a resistor 211 and a resistor 212.
  • the current flowing through the light source unit 2 can be detected by the resistor 211, and the forward voltage of the light source unit 2 can be detected by the resistor 212.
  • Information on the current value and the voltage value detected by the resistor 211 and the resistor 212 is sent to the controller unit 213.
  • the controller 196 includes a controller unit 213 and a power supply unit 214.
  • the power supply unit 214 includes a transformer 215 and a diode 216.
  • the alternating current supplied from the commercial power source 191 is converted into a direct current using the transformer 215 and the diode 216, and the direct current is supplied to the controller unit 213.
  • the power supply unit 214 is insulated from the circuit elements of the power supply device 5 that supplies direct current to the light source unit 2.
  • the controller unit 213 mainly has the following two functions.
  • the ratio is instructed to the driver 206.
  • the current power value is obtained based on the current flowing through the light source unit 2 detected by the resistor 211 and the forward voltage of the light source unit 2 detected by the detection resistor 212.
  • the target power value is obtained from the duty ratio of the pulse signal sent from the pulse generation circuit 217. Then, both are compared, and a control signal is sent to the driver 206 based on the result (that is, the ratio is instructed).
  • the driver 206 when it is determined that the target power value is larger than the current power value, the driver 206 is instructed to have a higher ratio than the immediately preceding ratio. When it is determined that the target power value is smaller than the current power value, the driver 206 is instructed to have a ratio lower than the immediately preceding ratio.
  • the current (instantaneous value) output from the diode bridge 204 measured by the resistor 205 is read, and the average current within a predetermined period is measured.
  • An estimated waveform (for example, a waveform as shown in FIG. 17) is obtained when flowing through the resistor 205 based on the average current during that period.
  • the current value (instantaneous value) output from the diode bridge 204 detected by the current resistor 205 is compared with the estimated current value (instantaneous value) at the current time based on the estimated waveform.
  • a control signal is sent to the driver 206 (that is, the ratio is instructed).
  • the driver 206 has a lower ratio than the previous ratio. Instruct.
  • the driver 206 is instructed to have a higher ratio than the immediately preceding ratio.
  • the pulse generator 197 includes a pulse generation circuit 217.
  • the pulse generation circuit 217 may be a dimming signal transmitted from the outside of the power supply device 5 (which may be transmitted using wired communication via a signal cable, and wireless communication via a wireless communication line (not shown)).
  • a pulse signal whose duty ratio is controlled is generated on the basis of the signal (which may be transmitted using a line) and sent to the controller unit 213.
  • the pulse generation circuit 217 may be disposed inside the hollow structure 158.
  • FIG. 20 is a flowchart showing the operation of the lighting device 1.
  • the commercial power supply 191 is turned on to the power supply device 5 of the lighting device 1, and power feeding is started. Then, the controller unit 213 starts operation. Here, immediately after the commercial power supply 191 is turned on, the operation of the controller unit 213 is started, but the selector 194 is not supplied with power, and the selector 194 is not activated.
  • the reason for adopting this method is to increase the safety of the power supply device 5. This is because, when the controller unit 213 is activated first, if an abnormality occurs in the power supply device 5, the commercial power supply 191, or the light source unit 2, the operation can be stopped immediately.
  • the controller 196 or the like designates (corrects) the ratio based on the average current output from the rectifying unit 192 measured by the measuring unit 193. Details will be described later with reference to FIG.
  • the reason for adopting such a method is to increase the safety of the power supply device 5 in the light source unit 2.
  • FIG. 21 is a flowchart for explaining the operation of determining the ratio in the light source unit 2.
  • the pulse generator 197 reads a dimming signal sent from the outside, generates a pulse waveform with a controlled duty ratio, and sends it to the controller 196.
  • the duty ratio is controlled in accordance with the illumination intensity required for the light source unit 2, that is, the power generated by the power supply device 5 and corresponding to the power required to supply power to the light source unit 2.
  • the generated pulse signal is generated.
  • the duty ratio is a ratio (time ratio) occupied by on-pulses per cycle of the pulse signal.
  • FIG. 22A to 22C show examples of pulse waveforms generated by the pulse generator 197.
  • FIG. 22A is a pulse waveform immediately before the dimming signal is sent, if the dimming signal indicates an increase in the illumination intensity of the light source unit 2, the duty ratio as shown in FIG. Increased with respect to FIG. 22A.
  • the dimming signal indicates a decrease in the illumination intensity of the light source unit 2
  • the duty ratio is made lower than that in FIG. 22A as shown in FIG. 22C.
  • the pulse generator 197 sends the pulse signal thus generated to the controller 196.
  • the controller 196 analyzes the pulse signal sent by the pulse generator 197 and reads the duty ratio.
  • the target power value may be obtained based on a characteristic 251 as shown in FIG. 23 held in a memory (not shown) in the controller 196.
  • FIG. 23 shows the duty ratio of the pulse signal sent from the pulse generator 197 on the horizontal axis and the target power value on the vertical axis.
  • the controller 196 uses this characteristic 251 to obtain the target power value.
  • the controller 196 calculates a ratio for realizing the target power value (the ratio refers to the time ratio of passage / non-passage of the voltage output from the rectifier 192 in the selector 194). To do. That is, the controller 196 determines a ratio to be realized by the selection unit 194 for realizing the target power value. After that, the controller 196 creates a control signal necessary for realizing the calculated ratio. The created control signal is sent to the driver 206.
  • the controller 196 determines whether or not the target power value matches the current power value.
  • the ratio is corrected so that the current power value falls within a predetermined range (for example, a range of ⁇ 5%) from the target power value. Then, the process returns to S134 and repeats.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating a ratio instruction (correction) based on the average value of the current output from the rectifying unit 192.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating a ratio instruction (correction) based on the average value of the current output from the rectifying unit 192.
  • the controller 196 obtains an average value of the current (current output from the rectifier 192 (diode bridge 204)) flowing through the resistor 205 constituting the measuring unit 193.
  • the period for obtaining the average current must be longer than the period corresponding to 1/2 of the cycle of the commercial power supply 191.
  • the controller 196 estimates the current waveform as shown in FIG. 23B, which is estimated to flow through the measurement unit 193, based on the average current value obtained in S161.
  • This estimated waveform (estimated waveform) is stored in an internal memory (not shown) in the controller unit 213.
  • the controller 196 compares the estimated waveform estimated in S162 with the current value (instantaneous value) flowing through the measurement unit 193 at the present time.
  • the controller 196 reads a current value (instantaneous value) estimated to flow to the measurement unit 193 at the present time from an estimated waveform stored in its internal memory (not shown). The read value is compared with the current value (instantaneous value) flowing through the measurement unit 193 at the present time.
  • the controller 196 designates (corrects) the ratio. This specifies a lower ratio than the previous ratio. After that, the controller 196 creates a control signal necessary for realizing the calculated ratio. The created control signal is sent to the driver 206.
  • the reason for this is to reduce the current flowing through the measurement unit 193. Since it is larger than the estimated current, a lower ratio is specified with respect to the immediately preceding ratio to correct it.
  • the controller 196 designates (corrects) the ratio. This specifies a higher ratio than the previous ratio. After that, the controller 196 creates a control signal necessary for realizing the calculated ratio. The created control signal is sent to the driver 206.
  • the controller 196 determines whether or not the total number of times since the start (designation) of the ratio based on the average value of the current output from the rectifying unit 192 has reached the reference number.
  • the reference number may be arbitrarily set.
  • the current (instantaneous value) flowing through the measuring unit 193 is monitored, and the ratio is controlled based on the current (average value) flowing through the measuring unit 193 measured in advance. Make corrections.
  • the lighting device 1 uses a solid state light emitting element 32.
  • One of the characteristics of the solid state light emitting device 32 is long life, and it is important to prevent the power supply device 5 and the light source unit 2 from failing in order to fully enjoy this performance.
  • the light source unit 81 according to the second embodiment is a light source unit that can maintain hermeticity (particularly, drip-proof property) even in a low temperature environment and a high temperature environment like the light source unit 2, and is combined with the power supply device 5.
  • An illumination device can be configured.
  • the light source unit 81 is different from the light source unit 2 only in that the tube body 10 is changed to the tube body 82.
  • FIG. 25A is a plan view showing a configuration of the light source unit 81
  • FIG. 25B is an enlarged view of a portion E-3.
  • the end surface 83 of the tubular body 82 has an edge structure as shown in FIG. 25B. Therefore, the elastic body 34 is more surely bitten, and the space between the bottom surface 39a and the end surface 83 (particularly the front end thereof) (not shown, but between the bottom surface 39b and the end surface 83 (particularly the front end portion)) 34 are arranged in close contact with each other.
  • the light source unit 81 can maintain the drip-proof property in a low temperature environment or in a high temperature environment.
  • Illumination device 100 includes light source unit 101 and power supply device 5.
  • the light source unit 101 uses a solid light emitting element 332.
  • FIG. 26 is a perspective view showing an appearance of the lighting device 100 (the power supply device 5 is omitted in FIG. 26).
  • the illumination device 100 is roughly composed of a light source unit 101 and a power supply device 5.
  • the light source unit 101 and the power supply device 5 are connected by a connection cable 103, and the power generated by the power supply device 5 is supplied to the light source unit 101 (solid-state light emitting element 332) via the connection cable 103.
  • the power supply device 5 and the like are as described in the first embodiment, and a description thereof is omitted here.
  • FIG. 27 is a plan view of the light source unit 101 as viewed from the side surface (the H direction shown in FIG. 26).
  • FIG. 28 is a plan view seen from the light emission direction of the light source unit 101 (I direction shown in FIG. 26) (note that the protective translucent plate 351 is removed for the sake of explanation).
  • FIG. 29 is a cross-sectional view showing the structure of the light source unit 101 on the J1-J2 plane (the plane along the central axis of the casing portion 102) in FIG.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view showing the structure of the light source unit 101 on the K1-K2 plane in FIG.
  • the light source unit 101 includes a housing portion 102 and a protective translucent plate 351.
  • a substrate 331, a solid state light emitting element 332, and a reflection unit 354 are provided therein.
  • the housing unit 102 is generally made of a metal having high thermal conductivity (preferably a metal having a thermal conductivity of 200 [W / (m ⁇ K) or more]) in view of heat dissipation.
  • the casing 102 is made of aluminum.
  • the reason why aluminum is used for the housing portion 102 is that it is inexpensive, easy to mold, has good recyclability, has a thermal conductivity of 200 [W / (m ⁇ K) or more], and And high heat dissipation characteristics. Furthermore, it is also effective to anodize the casing 102 made of aluminum.
  • the surface area of the housing portion 102 can be enlarged, and there is an effect of improving heat dissipation.
  • the casing 102 is configured as a cylinder, but the present invention is not limited to this. It may be a triangular prism, a quadrangular prism, or the like, and may be arbitrarily set as necessary.
  • the housing unit 102 includes a hollow portion 356.
  • the hollow portion 356 has an opening 357 in one direction.
  • FIG. 31 is a plan view of the casing 102 as viewed from the direction of the opening 357.
  • FIG. 32 is a cross-sectional view showing a structure of a surface along the central axis of the housing unit 102.
  • the inner wall surface of the hollow portion 356 has a normal axis perpendicular to the central axis of the casing portion 102 (the central axis of the casing portion 102 is an axis passing through the center of the casing portion 102).
  • the housing portion 102 is configured as a cylinder, but the holding surface 341 is a shaft that passes through the center of the housing portion 102 and extends along the height direction of the cylinder.
  • the holding surface 341 holds the solid light emitting element 332.
  • the substrate 331 on which the solid light emitting element 332 is mounted is disposed in close contact (that is, the solid light emitting element 332 is held via the substrate 331).
  • the holding surface 341 is disposed so as to form a regular polygonal column space in the circumferential direction of the central axis of the housing portion 102 (so as to be a side surface of the regular polygonal column space) (in the present embodiment, Is represented as a regular dodecagonal prism, but is not limited to this, and may be a regular triangular prism, a regular quadrangular prism, or the like).
  • the reason for arranging the holding surface 341 in this way is to reduce the number of parts and the cost.
  • the substrate 331 used for the light source unit 101 has flexibility, and can be easily placed in close contact with all the holding surfaces 341 that form the side surfaces of the regular polygonal column space. That is, the substrate 331 is disposed along the side surface (the plurality of holding surfaces 341) of the regular polygonal column space, and therefore, the light source unit 101 can be configured by only one substrate 331. This leads to cost reduction.
  • the light source unit 101 is an illuminating device that replaces the conventional product. For this reason, the light source unit 101 (illuminating device 100) is required to have a brightness that is equal to or higher than that of the conventional product and a size that is equivalent to that of the conventional product.
  • a high power LED is adopted as the solid state light emitting device 332. In this case, it is necessary to use a large number of high power LEDs.
  • the light source unit 101 includes a large number of high-power LEDs, and thus can satisfy the brightness requirement.
  • the holding surface 341 that is the side surface of the hollow portion 356 holds the solid light emitting element 332 (high power LED).
  • the total area of the holding surfaces 341 can be easily made larger than the area of the bottom surface 343 of the housing portion 102. Therefore, the light source unit 101 can arrange a large number of solid state light emitting elements 332 (high power LEDs) in a compact manner without enlarging the housing portion 102. Therefore, it is possible to meet the demand for the above size.
  • FIG. 33A is a diagram illustrating a configuration of the substrate 331 viewed from the mounting surface direction.
  • FIG. 33B is a diagram illustrating a configuration of the substrate 331 viewed from the side surface direction.
  • the substrate 331 has a substantially rectangular shape.
  • FIG. 33A and FIG. 33B show an example thereof, which is a planar substrate including a base portion 361, an insulating layer 362, and a wiring layer 363. Note that a resist film is formed on the surface of the wiring layer 363 opposite to the insulating layer 362 except for the element mounting pads 366 and the wiring pads 51.
  • the base portion 361 is a flexible metal plate. Specifically, it is a metal such as stainless steel.
  • the thickness may be arbitrary as long as flexibility can be ensured, but according to the test conducted by the inventors, the thickness of 0.2 [mm] was optimum.
  • the insulating layer 362 is also an insulating layer that is flexible and has sufficient withstand voltage (electrical insulation).
  • polyimide or the like has conventionally been used as the flexible insulating layer.
  • the thermal conductivity of this polyimide is about 0.2 [W / (m ⁇ K)]. This value is a very small value, and when a high power LED is used as the solid state light emitting device 332, it is not appropriate to use it as a mounting substrate. It is difficult to dissipate heat generated from the high power LED, and there is a concern that the high power LED may be broken.
  • the insulating layer 362 employed by the inventors has a higher thermal conductivity than this polyimide, and has a thermal conductivity of at least 1 [W / (m ⁇ K)].
  • a filler is added to the insulating layer 362 to increase the thermal conductivity. Furthermore, it has been confirmed that both flexibility and withstand voltage have performances that can withstand practical use.
  • the wiring layer 363 is made of a metal such as copper, and is a layer in which the wiring and element mounting pads 366 and the wiring pads 51 are formed.
  • the thickness of the wiring layer 363 may be arbitrary, but is preferably several tens to several hundreds [ ⁇ m]. Thus, the flexibility of the substrate 331 is not hindered. As described above, the substrate 331 having flexibility and high thermal conductivity can be formed.
  • the substrate 331 is a through hole and is provided with a notch portion 365 along the axis L.
  • the axis L is an arbitrary axis parallel to the short side direction of the substrate 331.
  • the solid light emitting element 332 does not exist on the axis L.
  • This notch portion 365 is a portion that becomes a bent portion of the substrate 331.
  • the substrate 331 uses metal for the base portion 361 in order to enhance heat dissipation, and the inventors employ stainless steel (thickness 0.2 [mm]), which is a highly flexible metal.
  • the substrate 331 can be bent at a desired position by providing the notch portion 365. That is, the presence of the notch 365 allows the substrate 331 to be bent in a desired position and parallel to the short side direction of the substrate 331.
  • Bending the substrate 331 at a desired position and parallel to the short side direction of the substrate 331 is important because it is closely related to bringing the substrate 331 described later and the casing unit 102 into close contact with each other.
  • the shape and the number of the cut portions 365 may be arbitrarily set on condition that the cut portions 365 can be disposed on the boundary position 342 of the adjacent holding surfaces 341 as shown in FIG.
  • the same number of solid state light emitting elements 332 can be retained on all the retaining surfaces 341 (in this embodiment, one solid state light emitting element 332 is retained on all the retaining surfaces 341.
  • the number is not limited to one, and may be two or more. If the number of solid-state light emitting elements 332 held on each holding surface 341 is not the same (that is, if the number is different), the light distribution of the light source unit 101 is in the circumferential direction with respect to the central axis of the housing unit 102. This is because it becomes non-uniform.
  • the solid-state light emitting device 332 used here is a package product having an anode electrode and a cathode electrode, and a bare chip semiconductor packaged in a housing made of ceramic or resin.
  • An anode pad portion 366a and a cathode pad portion 366b are provided as element mounting pads 366 on an axis M that is a predetermined axis parallel to the short side direction of the substrate 331 (however, the axis M is not provided on the axis L). It is desirable to provide an anode electrode and a cathode electrode by soldering or the like.
  • the reason is that the anode pad portion 366a and the cathode pad portion 366b are provided on the axis M parallel to the short side direction of the substrate 331.
  • the substrate 331 is bent at the notch portion 365.
  • the axis J for performing this bending is an axis parallel to the short side direction of the substrate 331 as described above.
  • the anode pad portion 366a and the cathode pad portion 366b are also provided on the axis K parallel to the short side direction of the substrate 331, when the substrate 331 is bent, the anode pad portion 366a and the cathode pad portion 366b are connected to each other. It is possible to prevent a load from being applied to a soldering portion (not shown) formed when the anode and cathode of the solid light emitting element 332 are mounted.
  • solder cracks may occur. Therefore, the inventors provide the anode pad portion 366a and the cathode pad portion 366b on the axis K parallel to the short side direction of the substrate 331, thereby soldering portions (not shown) in the anode pad portion 366a and the cathode pad portion 366b. ).
  • the substrate 331 needs to be in close contact with the casing 102 (holding surface 341). This is because the heat generated in the solid state light emitting device 332 is transferred to the housing portion 102 via the substrate 331 and is radiated from the surface to the atmosphere.
  • the adhesion between the substrate 331 and the casing 102 (holding surface 341) is low, air enters between them. Since the thermal conductivity of air is low, the heat transfer from the substrate 331 to the housing unit 102 is reduced. In order to avoid this, it is desirable to interpose a double-sided tape (not shown) or the like between the substrate 331 and the housing portion 102 (holding surface 341) to improve adhesion.
  • the holding surface 341 needs to be a flat surface. If the holding surface 341 is configured as a curved surface, the substrate 331 and the housing portion 102 (holding surface 341) cannot be brought into close contact with each other. This is mounted on the substrate 331 by soldering the solid light emitting element 332 to the anode pad portion 366a and the cathode pad portion 366b as described above. Since this soldering portion (not shown) is not flexible, it cannot be bent, and therefore, it is impossible to bring the portion into close contact with the curved surface. As described above, the holding surface 341 needs to be a flat surface.
  • the substrate 331 it is necessary to arrange the substrate 331 so that the notch portion 365 is located at the boundary position 342 between the adjacent holding surfaces 341.
  • the notch 365 is a position where the substrate 331 is bent as described above. Therefore, the boundary position 342 between the adjacent holding surfaces 341 and the bending position of the substrate 331 coincide. By doing so, the adhesion between the substrate 331 and the holding surface 341 is improved.
  • the bending position of the substrate 331 interferes with the holding surface 341. This is a factor that hinders the adhesion between the substrate 331 and the holding surface 341. Therefore, it is important to arrange the substrate 331 so that the cut portion 365 is positioned on the boundary position 342 between the adjacent holding surfaces 341.
  • the substrate 331 is the inner wall surface of the hollow portion 356 of the housing portion 102, and forms a regular polygonal column space (here, a regular dodecagonal column) in the circumferential direction of the central axis of the housing portion 102.
  • the holding surface 341 is closely arranged.
  • the light source unit 101 can be configured using a planar substrate 331 on which a large number of solid state light emitting elements 332 are mounted.
  • the solid light emitting element 332 is disposed on the substrate 331.
  • the solid light emitting element 332 is, for example, an LED.
  • the solid state light emitting device 332 is a so-called high power LED with a power consumption per unit of 1 W or more, and is a surface mount type LED.
  • the high power LED has a high luminous intensity and is suitable for lighting device applications.
  • the light emission color of the solid-state light emitting element 332 used is preferably a daylight color, a daylight white color, a white color, a warm white color, or a color corresponding to a light bulb color. .
  • the plurality of solid-state light emitting elements 332 include daylight color, daylight white color, white color, warm white color defined in 4.2 “Chromaticity range” of JISZ9112 “Classification by light source color and color rendering of fluorescent lamp”. Or it emits light corresponding to the color of the bulb.
  • the plurality of solid state light emitting elements 332 may emit blue light having a peak wavelength of 380 to 500 nm. Blue is said to have an effect of suppressing mental excitement. Therefore, the light source unit 101 (lighting device 100) that emits blue light is suitable as a security light.
  • the high power LED used for the solid state light emitting device 332 consumes a large amount of power, and accordingly, the energy released as heat is also large. Therefore, if this heat accumulates in the vicinity of the high-power LED, it causes a decrease in luminous intensity, deterioration of life characteristics, and the like. Therefore, it is important to handle this heat appropriately.
  • the high power LED used for the solid state light emitting device 332 is a surface mount type LED.
  • the reason why the surface-mount type LED is used is that the electrode area of the LED itself is large, and therefore the area in contact with the substrate 331 is large. That is, in the surface mount type LED, the generated heat can be efficiently conducted to the substrate 331.
  • the substrate 331 is a metal substrate having high thermal conductivity as described above, and is configured to be in close contact with the casing unit 102 (holding surface 341).
  • the casing 102 is also made of a metal having high heat conductivity and high heat dissipation (the inventors adopt aluminum). Therefore, in the light source unit 101, it is possible to appropriately dissipate the heat generated in the solid light emitting element 332.
  • the protective translucent plate 351 protects the solid light emitting element 332 and the like, and is attached to the opening 357 included in the hollow portion 356 of the housing portion 102. It has translucency and is arranged in the light emission direction of the light source unit 101.
  • the protective translucent plate 351 is formed in a flat plate shape, for example.
  • the protective translucent plate 351 is made of transparent glass, acrylic resin, polycarbonate, or the like.
  • fine irregularities may be formed unevenly on the front surface and / or back surface of the protective translucent plate 351 by surface treatment.
  • This surface treatment can be easily performed, for example, by applying a sandblast method.
  • the light emitted from the solid state light emitting device 332 is diffused.
  • the light emitted from the solid state light emitting element 332 has a strong directivity and therefore tends to be irradiated locally.
  • the directivity of the light can be weakened and light can be uniformly irradiated over a wide area. This is particularly effective when the light source unit 101 (illuminating device 100) is used as a downlight.
  • the protective translucent plate 351 may diffuse light emitted from the solid state light emitting device 332 by adding a diffusing agent to the constituent material thereof. Further, after the diffusion agent is added and configured, surface treatment may be performed on the front surface and / or the back surface to form fine unevenness unevenly, thereby enhancing the diffusion effect.
  • connection cable 103 is an electric cable that electrically connects the power supply device 5 and the substrate 331.
  • the direct current generated in the power supply device 5 is distributed to the wiring pads 51 provided on the substrate 331. Thereby, direct current is supplied to the solid state light emitting device 332.
  • the connection structure via the relay component 61 described in the first embodiment is applied to the connection between the connection cable 103 and the wiring pad 51.
  • the reflection unit 354 is disposed inside the hollow portion 356 included in the housing unit 102.
  • the reflection unit 354 is provided with a plurality of reflection surfaces 355. As shown in the drawing, it is preferable that the reflecting surface 355 is disposed so as to be opposed to the holding surface 341 on a one-to-one basis. Here, a plurality of holding surfaces 341 may be set to face one reflecting surface 355. However, in order to efficiently guide the light emitted from the solid state light emitting device 332 to the opening 357, the reflecting surface It is preferable that 355 be arranged to be opposed to the holding surface 341 on a one-to-one basis.
  • FIG. 34 is a cross-sectional view showing the structure of the light source unit 101 on the surface along the central axis of the housing unit 102, as in FIG. Is.
  • the light emitted from the solid light emitting element 332 is reflected by the reflecting surface 355 toward the opening 357. This light is guided to the outside of the light source unit 101 through the protective translucent plate 351, and used for illumination.
  • the angle ⁇ formed by the surface axis which is the axis along the inclination of the surface of the reflecting surface 355, with respect to the central axis of the housing portion 102 may be arbitrary, but is appropriately emitted from the solid state light emitting element 332. It is important that the angle is such that the light can be reflected and guided to the outside of the light source unit 101 via the protective translucent plate 351 provided in the opening 357 of the housing 102.
  • the angle ⁇ may be determined in accordance with the size of the housing portion 102 and the like, but according to the trial production by the inventors, good results are obtained in the range of approximately 40 degrees to 50 degrees.
  • a housing 1310 having an opening on the lower surface and a central portion compared to the peripheral portion are provided.
  • the LED lighting apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-80533 is considered to have problems in the following points. Although it is not explicitly disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-80533, it is general that the LED 1302 is mounted on a substrate and then placed on the LED lighting fixture. At this time, it is desirable to mount a plurality of LEDs 1302 on a planar substrate and then place them on the LED lighting fixture. By doing in this way, there exists a merit, such as aiming at the reduction of the cost concerning manufacture.
  • the LED 1302 is attached to the cap portion 1312 as shown in FIGS. 35A and 35B, but emits light along the circumference. The surface is arranged with the center side of the concave mirror 1314. Therefore, it is necessary to arrange the LEDs 1302 three-dimensionally.
  • the light source unit 101 is arranged such that the holding surface 341 forms a regular polygonal column space in the circumferential direction of the central axis of the housing portion 102 (so as to be a side surface of the regular polygonal column space).
  • the substrate 331 used for the light source unit 101 has flexibility, and can be easily placed in close contact with all the holding surfaces 341 that form the side surfaces of the regular polygonal column space. That is, the substrate 331 is disposed along the side surface (the plurality of holding surfaces 341) of the regular polygonal column space, and therefore, the light source unit 101 can be configured by only one substrate 331. This leads to cost reduction.
  • the light source unit 101 is an illuminating device that replaces conventional products (downlights and spotlights configured using conventional lamps). For this reason, the light source unit 101 (illuminating device 100) is required to have a brightness that is equal to or higher than that of the conventional product and a size that is equivalent to that of the conventional product.
  • a high power LED is adopted as the solid state light emitting device 332. In this case, it is necessary to use a large number of high power LEDs.
  • the light source unit 101 includes a large number of high-power LEDs, and thus can satisfy the brightness requirement.
  • the holding surface 341 that is the side surface of the hollow portion 356 holds the solid light emitting element 332 (high power LED).
  • the total area of the holding surfaces 341 can be easily made larger than the area of the bottom surface 343 of the housing portion 102. Therefore, the light source unit 101 can arrange a large number of solid state light emitting elements 332 (high power LEDs) in a compact manner without enlarging the housing portion 102. Therefore, it is possible to meet the demand for the above size.
  • the light source unit 421 according to the first modification of the third embodiment of the present invention is different from the light source unit 101 only in that the reflection unit 354 is changed to the reflection unit 422. Therefore, the other components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • FIG. 36 is a cross-sectional view showing the structure of the surface along the central axis of the casing 102 of the light source unit 421. Similar to the reflection unit 354, the reflection unit 422 includes a reflection surface 423 so as to face the holding surface 341. The reflecting surface 423 is provided with a fine dimple shape (spherical dent).
  • the reason for providing such a shape on the reflective surface 423 is to diffuse the light emitted from the solid light emitting element 332. It is provided for the purpose of relaxing the directivity of light.
  • the light source unit 431 according to the second modification of the third embodiment of the present invention is different from the light source unit 101 only in that the reflection unit 354 is changed to the reflection unit 432. Therefore, the other components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • FIG. 37 is a cross-sectional view showing the structure of the surface along the central axis of the casing 102 of the light source unit 431. Similar to the reflection unit 354, the reflection unit 432 includes a reflection surface 433 so as to face the holding surface 341. The reflection surface 433 has a fine uneven shape.
  • the reason for providing such a shape on the reflective surface 433 is to diffuse the light emitted from the solid-state light emitting element 332 as in the case of the reflective surface 423 of the light source unit 421 shown in the first modification of the third embodiment. It is provided for the purpose of relaxing the directivity of light.
  • the light source unit 441 according to the third modification of the third embodiment of the present invention is different from the light source unit 101 only in that the reflection unit 354 is changed to the reflection unit 442. Therefore, the other components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • FIG. 38 is a plan view seen from the light emitting direction of the light source unit 441.
  • the protective translucent plate 351 is shown in a removed state.
  • the reflection unit 442 includes a reflection surface 443 so as to face the holding surface 341 in the same manner as the reflection unit 354.
  • the reflecting surface 443 is provided with a concave surface in the circumferential direction of the central axis of the housing unit 102.
  • the light source unit 441 can improve the uniformity of the light in the circumferential direction of the central axis of the housing unit 102.
  • the concave surface is provided in the circumferential direction of the central axis of the casing 102.
  • a convex surface may be used. In this case, substantially the same effect can be obtained.
  • a dimple shape or an uneven shape may be provided on the surface of the reflection surface 443.
  • the light source unit 451 according to Embodiment 4 of the present invention can be used in place of the light source unit 101 in the illumination device 100, and the reflection surface 453 has an elliptical arc shape.
  • a desired light distribution characteristic can be obtained by arbitrarily setting the ellipticity of the elliptical arc shape.
  • the light source unit 451 according to the fourth embodiment of the present invention is different from the light source unit 101 only in the reflection unit 452.
  • symbol is attached
  • FIG. 39 is a perspective view showing an appearance of the light source unit 451
  • FIG. 40 is a plan view of the light source unit 451 viewed from the O direction (light emission direction side) in FIG. The plate 351 has been removed).
  • 41 and 42 are cross-sectional views showing the structure of the surface along the central axis of the casing 102.
  • FIG. 39 is a perspective view showing an appearance of the light source unit 451
  • FIG. 40 is a plan view of the light source unit 451 viewed from the O direction (light emission direction side) in FIG. The plate 351 has been removed).
  • 41 and 42 are cross-sectional views showing the structure of the surface along the central axis of the casing 102.
  • the reflection unit 452 includes a reflection surface 453 so as to face the holding surface 341, similarly to the reflection unit 354.
  • the reflective surface 453 has an elliptical arc shape with the solid light emitting element 332 as one focal point and an angle ⁇ formed between the long side axis and the central axis of the housing portion 102 is within a predetermined range (see FIG. 41). ).
  • the angle ⁇ formed by the long side axis and the central axis of the casing portion 102 may be arbitrarily set based on the shape of the casing portion 102 and the like. However, in the prototypes of the inventors, the angle ⁇ is approximately 40 degrees to 50 degrees. If it is within the range, good results are obtained.
  • the light source unit 451 has a feature that the illumination range (light distribution characteristic) can be arbitrarily set by setting the ellipticity of the reflection surface 453.
  • the ellipticity is the ratio of the short radius to the long radius of an ellipse (elliptical arc shape). This will be described by comparing with a light source unit 451-1 using a reflection unit 452-1 having a reflection surface 453-1 instead of the reflection unit 452.
  • 43 and 44 are cross-sectional views showing the structure of the light source unit 451-1 on the surface along the center of the housing portion 102.
  • the difference between the reflective surface 453 and the reflective surface 453-1 is that the ellipticity is different.
  • the ellipticity of the reflecting surface 453 is larger than the ellipticity of the reflecting surface 453-1.
  • the light emitted from the solid-state light emitting element 332 and reflected by the reflecting surface 453 is wider than the light reflected by the reflecting surface 453-1 as shown in the locus of light shown in FIGS. Delivered to the range. That is, the illumination range is widened.
  • the ellipticity of the reflecting surface 453 is set according to a desired illumination range (light distribution characteristic). Thereby, a desired illumination range (light distribution characteristic) can be easily obtained.
  • one focus of the ellipse (elliptical arc shape) is the solid-state light emitting element 332, but the position of the other focus 454 (454-1) is set near the opening 357 or outside the opening 357 (light source unit). 101 outside the light emission direction side). That is, it is necessary to set the ellipticity so that the position of the focal point 454 (454-1) is near the opening 357 or outside the opening 357.
  • the light emitted from the solid-state light emitting element 332 and collected at the focal point 454 (454-1) is focused on the focal point 454 (454-1) as shown in the locus of light shown in FIGS. It spreads again (diverges) after passing. Therefore, if the focal point 454 (454-1) is set inside the hollow portion 356, the light condensed at the focal point 454 (454-1) spreads again inside the hollow portion 356, and the reflecting surface 453 (453) The light comes into contact with portions other than (-1) (the holding surface 341 and the like). This is because a desired illumination range (light distribution characteristic) cannot be obtained, and a loss of light emitted by the solid state light emitting device 332 is caused.
  • FIG. by providing a concave surface or a convex surface in the circumferential direction of the central axis of the housing portion 102 of the reflecting surface 453, the uniformity of light in the circumferential direction of the central axis of the housing portion 102 may be improved.
  • the light source unit 511 according to Embodiment 5 of the present invention can be used in place of the light source unit 101 of the illumination device 100.
  • the light emitted from the bare chip semiconductor 513 is used.
  • the bare chip semiconductor 513 has a feature that it can be densely arranged. Therefore, a plurality of bare chip semiconductors 513 having different emission colors are provided on each holding surface 341 in a dense manner, and a desired color tone can be obtained by independently controlling the emission for each emission color.
  • the light source unit 511 according to the fifth embodiment of the present invention is different from the light source unit 101 only in that the substrate 331 is changed to the substrate 512 and that the solid light emitting element 332 is changed to the bare chip semiconductor 513. .
  • symbol is attached
  • FIG. 45 is a perspective view showing the appearance of the light source unit 511
  • FIG. 46 is a plan view of the light source unit 511 viewed from the P direction (light emission direction side) in FIG.
  • the plate 351 shows a removed state).
  • FIG. 47A is a diagram illustrating a configuration of the substrate 512 as viewed from the mounting surface direction.
  • FIG. 47B is a diagram showing the configuration of the substrate 512 as viewed from the side surface direction.
  • the only difference between the substrate 512 and the substrate 331 is that the wiring layer 363 is changed to the wiring layer 531.
  • Other configurations are the same as those of the substrate 331, and therefore, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
  • the wiring layer 531 is provided with a mounting pad (not shown) so that the bare chip semiconductor 513 can be arranged, and the bare chip semiconductor 513 is mounted on the mounting pad (not shown).
  • the bare chip semiconductors 513 are arranged on the substrate 512 so that the same number (here, nine bare chip semiconductors 513 are provided, but not limited thereto) can be arranged on each holding surface 341.
  • the bare chip semiconductor 513 employs an LED bare chip that is also used for high-power LEDs. Such an LED bare chip can emit light with high luminous intensity, and is suitable for lighting applications.
  • the bare chip semiconductor 513 can arbitrarily set the emission color depending on its composition. Therefore, a plurality of types of bare chip semiconductors 513 having different emission colors are arranged at the same ratio on each holding surface 341, and emission control is performed independently for each type (that is, power supplied independently for each type is set). It is also preferable to do.
  • the light source unit 511 can realize any light emission color.
  • the light source unit 511 can have a light emission color according to the scene (time, season, etc.), which leads to providing convenience to the user.
  • the illuminating devices 1 and 100 of this invention are not limited to the said embodiment, It can implement freely in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
  • the illuminating device 1 (light source unit 2) can be used even in a corrosive gas environment by configuring the elastic bodies 34, 35, and 36 with a material having corrosion resistance such as nitrile rubber and fluorinated rubber. It can be. In this case, it is important that the tube body 10 is also made of a material having corrosion resistance such as glass.
  • the heat dissipation of the lighting device 1 may be further improved by attaching heat radiation fins (not shown) to the caps 3a and 3b of the lighting device 1.
  • the insertion portion 37 a is provided on the condition that the bottom surface 39 a and the end surface 21 a are disposed in close contact via the elastic body 34, and the bottom surface 39 b and the end surface 21 b are disposed in close contact via the elastic body 34.
  • 37b may have a shape other than the U-shaped cross section. For example, it may be L-shaped in cross section.
  • the power supply device 5 is of a type that generates DC power to be supplied to the solid state light emitting device 332 using the commercial power source 191, but the direct current power to be supplied to the solid state light emitting device 332 using a DC power source (not shown). It is good also as a type which produces
  • the casing 151 is made of resin, and a metal plate 152 is attached to the opening 159, and a predetermined circuit element group (heating elements 153a, 153b, 153c, general element 154, Among the winding elements 163), it is preferable that only the heat radiation electrodes 171 of the heat generating elements 153a, 153b, and 153c are in contact with each other, and the plate 152 and the heat radiation electrode 171 are disposed in close contact with each other. As a result, heat generated as a loss in the heating elements 153a, 153b, and 153c can be appropriately dissipated.
  • the casing 151 is a resin case, even if there is some impact, unnecessary portions of a predetermined circuit element group (the heating elements 153a, 153b, 153c, the general element 154, and the winding element 163) Contact with the plate 152 made of metal can be prevented.
  • the casing 151 of the power supply device 5 is made of metal, it is preferable to attach an electrical insulator such as an insulating sheet (not shown) to the surface of the hollow structure 158 facing the other surface of the substrate 155. . By doing in this way, it is possible to prevent an electrical short circuit from occurring on the other surface of the substrate 155, which is a part where the electrical short circuit is a concern.
  • an electrical insulator such as an insulating sheet (not shown)
  • a double-sided tape (not shown) or the like is sandwiched between the plate 152 of the power supply device 5 and the member such as the instrument 8 to improve the adhesion.
  • a double-sided tape it is important to select one that does not include a base material.
  • the reflection unit 354 can be changed to the reflection units 422, 432, 442, 452, and the like.
  • a reflection unit (reflection surface) having a plurality of reflection regions with different ellipticities of the elliptic arc shape may be used.
  • a reflection region to be used for reflection, it is possible to realize a light source unit 451 that can select light distribution characteristics as necessary.
  • the present invention can be applied to a lighting device, and in particular, can be applied to a lighting device using a solid light emitting element such as an LED as a light source.

Landscapes

  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)

Abstract

 本発明に係る照明装置(1)は、固体発光素子(32)を具備し構成される光源ユニット(2)と、商用電源(191)を利用し光源ユニット(2)に対し電源供給を行う電源装置(5)とを含み構成され、電源装置(5)は、商用電源(191)から固体発光素子(32)に電源供給する電力を生成する回路素子群と、長方形状であり、前記所定の回路素子群を保持する基板(155)とを備え、回路素子群には、巻線素子(163)と、放熱電極(171)を有する発熱素子(153a、153b、153c)とが含まれ、巻線素子(163)は、基板(155)の長辺方向と所定の角度(γ)を有した状態で配置されると共に、放熱電極(171)は、所定の厚みを有し金属からなるプレート(152)と密着し配置される。

Description

照明装置
 本発明は照明装置に関し、特に、固体発光素子を光源とした照明装置に関する。
 近年、環境への意識の向上が高まり、白熱電球、蛍光ランプおよび水銀ランプ等のランプ類に替わる新しい光源として、固体発光素子、特に発光ダイオードが注目を集めている。なぜなら、発光ダイオード(以下、LEDと記載)は、上述したランプ類の光源と比較して長寿命な光源であり、また水銀および鉛といった有害物質を含まない、すなわち、環境に優しい光源であるからである。
 LEDの中でも、1W以上の入力容量を有するいわゆるハイパワーLEDは、発光強度が強く照明用途に最適である。また、LEDの光変換効率は年々向上しており、今後LEDを光源とした照明は、省エネルギー光源としての期待も高まっている。
 LEDの特徴として、小型の照明装置を実現しやすいこと、長寿命であること、また低温環境下(例えば、-30度の環境下)でも発光効率がほとんど低下することなく、点灯可能であることなどが挙げられる。このような特徴を活かし、LEDを用いた照明装置を冷凍倉庫内等の低温環境下における照明に適用することが検討されている。
 ここで、上記のようなLEDを用いた照明装置を実現するために、まず電源装置を小型化し、また長寿命化する必要がある。もし、LEDに対して電源装置の寿命が短い場合には、当該照明装置の使用期間中に電源装置のメンテナンスが発生してしまう。このことは、利用者の利便性を低下させてしまうため問題である。
 電源装置の長寿命を実現するためには、当該電源装置を構成する回路素子群からロスとして発生する熱を適切に放熱することが必要である。もし、放熱を適切に行わないと、回路素子の特性劣化、さらには故障につながるリスクがある。
 特に、電源装置を小型化する場合には回路素子群を近接して配置することが必要となる。この場合においては回路素子群からロスとして発生する熱が、集中してしまうことも考えられ、より適切な放熱を行うことが望まれる。
 このような状況を鑑みてか、特許文献1には、LEDを駆動するためのものではないが、車載用放電灯点灯装置が開示されている。この車載用放電灯点灯装置においては、開口した金属製のケースボディ内に点灯回路部を配置する。そして、ケースボディの開口した部分には、樹脂製の取り付けフランジにより閉塞するとされている。このような構成により、点灯回路部を構成する部品から発せられる熱を放熱することができるとされている。
 次に、冷凍倉庫内等に対してLEDを用いた照明装置を適用する際は、水分の影響について懸念される。これは、LEDや、LEDへの電力供給用配線経路などに水分が付着することに起因し電気的短絡等が発生する可能性があるためである。このような事象が発生したならば、LEDを使用した照明装置の故障に直接的につながってしまう。そのため、LED等に水分が付着しないよう、気密性(防滴性)を有する空間内にLED等を配置する必要がある。
 このような状況を鑑みてか、特許文献2においては、管状ケース内にLEDモジュールを挿入した線状光源における、前記管状ケース端部の防水構造が開示されている。この防水構造においては、管状ケースの端部に取り付けられる封止栓と、管体ケースとにより形成される窪みに充填材を注入する。この防水構造により、気密性の高い、すなわち管体ケース内への水分の浸入を防ぐことができる線状光源を実現できるとされている。
特開2002-367413号公報 特開2007-207768号公報
 しかしながら、特許文献1に開示される車載用放電灯点灯装置を、LEDを使用した照明装置の電源装置に適用することは困難であると考える。それは、特許文献1における点灯回路部(前記電源装置を構成する回路に相当)を金属製のケースボディ(前記電源装置の筐体に相当)に挿入している。確かにこのような構成をとることで、点灯回路部を構成する回路素子からロスとして発生する熱を放熱することはできると考えられるが、前述のようにケースボディが金属製となっている。
 すなわち、特許文献1に開示される車載用放電灯点灯装置においては、ケースボディを閉塞する取り付けフランジは樹脂製であるものの、それを取り囲む大部分が金属製となっている。このような状態においては、何らかの衝撃等で、点灯回路部の一部が金属製であるケースボディに触れてしまうリスクがある。ケースボディは金属製であるがため、電気的短絡等の事故が発生してしまう可能性がある。
 このことは、LEDを使用した照明装置の電源装置に要求される長寿命性に反し、不安定な寿命特性につながってしまい問題である。
 また、特許文献1に開示される車載用放電灯点灯装置においては、点灯回路部をケースボディに配置した後、点灯回路部の一部が金属製であるケースボディに触れてしまうリスクを回避するためか、充填材により充填し、これを利用して放熱を行うとされているが、充填材の熱伝導性は、アルミニウム等の金属と比較して低く、充填材を介した放熱が、実際に適切に行われるか否かについては疑問がある。
 次に、特許文献2に開示される防水構造についても本目的の照明装置に適用することは困難であると考える。それは、特許文献2に開示される線状光源においては、上記のように管体ケースの端部に封止栓を取り付け、管体ケースとにより形成される窪みに充填材を注入する。
 ここで、低温環境下においては、各構成要素は縮むことが一般であるが、その縮みの度合いは、各構成要素の材質により異なる。これは、材質により線膨張係数が異なるためである。
 特許文献2に開示される防水構造では、低温環境下において、上記縮みの度合いの材質毎の違いに基づき、封止栓と充填材との間、或いは管状ケースと充填剤との間において隙間が発生する可能性がある。それ故気密性が損なわれ、管体内部への水分の浸入が危惧される。
 本発明は、上記事情を鑑みなされたものであって、小型かつ、長寿命性が実現される電源装置を用いた、低温環境下においても気密性(特に、防滴性)が維持できるLEDを使用した照明装置を提供することを目的とする。
 上記課題は、固体発光素子を具備する光源ユニットと、交流電源を利用し前記光源ユニットに対し電源供給を行う電源ユニットとを含み構成される照明装置であって、前記電源ユニットは、前記交流電源から前記固体発光素子に電源供給する電力を生成する所定の回路素子群と、長方形状であり、前記所定の回路素子群を保持する保持手段とを備え、前記所定の回路素子群には、巻線素子と、放熱電極を有する整流素子、及びスイッチング素子とが含まれ、前記巻線素子の中心軸は、前記保持手段の長辺方向と所定の角度を有した状態で配置されると共に、前記放熱電極は、所定の厚みを有し金属からなるプレートと密着し配置されることにより解決することができる。
 この構成により、電源ユニットを構成する所定の回路素子群の中で、最も大きさの大きい(幅の広い)回路素子である巻線素子を効率的に配置することができ、よって電源ユニットを小型化することが出来る。さらに、大電力が通過することで発熱量が大きくなる整流素子、スイッチング素子からの熱を、プレートを利用して放熱することができ、よって電源ユニットを長寿命化することができる。
 ここで、前記整流素子、及び前記スイッチング素子のうち、少なくとも2つは、近接して配置されると共に、前記放熱電極が、単一の固定プレートにより前記プレートに密着するよう固定されてもよい。
 この構成により、部品点数を削減することができ、かつ適切に整流素子、スイッチング素子の放熱電極を、プレートに密着し配置することができるという効果がある。
 ここで、前記プレートは、面積が該プレートの裏面の面積より大きい金属からなる部材に密着配置してもよい。更に、前記部材とは、前記光源ユニットが取り付けられる器具であってもよい。
 この構成により、プレートからの放熱をより効率的に行うことができるという効果がある。
 ここで、前記プレートは、所定の固定部材にて前記部材に複数箇所固定されてもよい。さらに、前記プレートは、長方形状であり、前記プレートが、前記所定の固定部材にて前記部材に固定される箇所は、前記プレートの長辺方向の一方の端部かつ、短辺方向の中心部と、前記プレートの長辺方向の他方の端部かつ、短辺方向の中心部と、前記プレートの長辺方向の中心部かつ、短辺方向の端部であってもよい。
 この構成により、プレートと部材(光源ユニットが取り付けられる器具)との密着配置を確実に行うことができるという効果がある。
 ここで、前記所定の回路素子群の一部の回路素子は、前記保持手段の一方の保持面に保持され、前記所定の回路素子群の残余の回路素子は、前記保持手段の他方の保持面に保持され、前記一部の回路素子には、前記巻線素子、前記整流素子、及び前記スイッチング素子が全て含まれるとともに、前記残余の回路素子は、保持時の高さが任意値以下であってよい。
 この構成により、効率的に所定の回路素子群を保持手段に配置、保持させることができる。これにより、電源ユニットをより小型化できるという効果がある。
 ここで、前記他方の保持面は、絶縁体より構成される面に対して、前記任意値の間隔を介して対向して配置されてもよい。
 この構成により、電気的短絡の発生を防ぐことができる。これにより、電源装置の長寿命化に寄与できるという効果がある。ここで、前記光源ユニットは、さらに、前記固体発光素子が実装面に実装される実装基板と、前記実装基板の非実装面が密着配置される筐体手段と、貫通孔を有し、前記電源ユニットにより行われる電源供給を送電する送電手段と、前記実装基板に設けられたパッド部と前記送電手段とを電気的に接続するチップ部品とを備え、前記チップ部品は、金属により構成され、前記パッド部に接続される平面状の第1部材と、金属により構成され、前記第1部材の前記パッド部に接続される面と反対の面の、前記第1部材の長手方向の両端に、前記第1部材と垂直に接続される2つの尖塔部とを備え、前記2つの尖塔部は平面状であると共に、互いに同一の寸法かつ同一の形状であり、前記2つの尖塔部のいずれか一方が、前記貫通孔に挿入された状態で、半田付けにより前記送電手段と接合されてもよい。
 この構成により、光源ユニットにおける実装基板と、送電手段との電気的接続を確実に行うことができるという効果がある。
 ここで、前記光源ユニットは、さらに、透光性を有し前記筐体手段に装着される筒状、かつ両端面が開口した透光手段を備え、前記筐体手段には、前記透光手段の前記両端面が各々挿入される断面がコの字状の溝である2つの挿入部が形成され、前記透光手段の長さを距離aと、前記2つの挿入部の底面間の距離を距離bと、前記2つの挿入部の上面間の距離を距離cとした場合の大小関係が、距離b>距離a>距離cであると共に、前記透光手段の一方の端面と、前記2つの挿入部のうち該端面が挿入される側の底面とは、及び前記透光手段の他方の端面と、前記2つの挿入部のうち該端面が挿入される側の底面とは、所定の弾性体を介し密着配置されてよい。さらに、前記所定の弾性体とはゴムスポンジであってよい。
 この構成により、防滴性を持つ光源ユニットを実現できるという効果がある。
 ここで、所定の環境温度範囲内において、常に、距離b>距離a>距離cの大小関係が維持され、かつ、前記透光手段の一方の端面と、前記2つの挿入部のうち該端面が挿入される側の底面との、及び前記透光手段の他方の端面と、前記2つの挿入部のうち該端面が挿入される側の底面との、前記所定の弾性体を介する密着配置が維持されてもよい。
 この構成により、低温環境下、及び高温環境下においても光源ユニットの防滴性を維持できるという効果がある。
 ここで、前記2つの挿入部の底面の幅は、前記透光手段の壁面の厚みに対し、所定値以上広いとしてもよい。また、前記2つの挿入部の壁面は、前記透光手段と任意の弾性体を介してのみ接触するとしてもよい。さらに、前記任意の弾性体は、前記所定の弾性体に対し、硬質の弾性体により構成されてもよい。
 この構成により、透光手段の壁面と、挿入部の壁面とが接触することにより、透光手段が損傷することを防ぐことができるという効果がある。
 ここで、前記筐体手段は金属により構成されてもよい。
 この構成により、固体発光素子よりロスとして発生した熱を、筐体手段を利用して放熱することができるという効果がある。
 本発明によれば、小型かつ、長寿命性が実現される電源装置を用いた、低温環境下においても気密性(特に、防滴性)が維持できるLEDを使用した照明装置を提供することができる。
図1は、本発明の実施の形態1に係る照明装置1の外観を示す斜視図である。 図2は、本発明の実施の形態1に係る照明装置1の実使用状態の一例を示す斜視図である。 図3は、本発明の実施の形態1に係る光源ユニット2のA方向から見た平面図である。 図4は、本発明の実施の形態1に係る光源ユニット2のC1-C2面の構造を示す断面図である。 図5Aは、本発明の実施の形態1に係る光源ユニット2のE-1部の構造を示す拡大図である。 図5Bは、本発明の実施の形態1に係る光源ユニット2のE-2部の構造を示す拡大図である。 図6は、本発明の実施の形態1に係る光源ユニット101のD1-D2面の構造を示す断面図である。 図7は、基板31と接続ケーブル4との接続の様子を示す斜視図である。 図8は、中継部品61の外観を示す斜視図である。 図9Aは、本発明の実施の形態1に係る照明装置E-1部の常温時の構造を示す拡大図である。 図9Bは、本発明の実施の形態1に係る照明装置E-1部の低温時の構造を示す拡大図である。 図9Cは、本発明の実施の形態1に係る照明装置E-1部の高温時の構造を示す拡大図である。 図10は、本発明の実施の形態1に係る電源装置5のB方向から見た平面図である。 図11は、本発明の実施の形態1に係る電源装置5のF1-F2面の構造を示す断面図である。 図12は、本発明の実施の形態1に係る電源装置5のG1-G2面の構造を示す断面図である。 図13は、発熱素子153aの構造を示す平面図である。 図14は、巻線素子163の構造を示す平面図である。 図15は、発熱素子153bの基板155への実装状態を示す平面図である。 図16は、本発明の実施の形態1に係る照明装置1の機能ブロック図である。 図17は、整流部192から出力される電流波形の一例である。 図18は、本発明の実施の形態1に係る照明装置1の概略回路構成の一例である。 図19Aは、ダイオードブリッジ204による整流を説明する図である。 図19Bは、ダイオードブリッジ204による整流を説明する図である。 図20は、本発明の実施の形態1に係る照明装置1の動作を示すフローチャートである。 図21は、本発明の実施の形態1に係る照明装置1の比率の決定の方法を説明するフローチャートである。 図22Aは、パルス発生器197におけるデューティ比の制御を説明する図である。 図22Bは、パルス発生器197におけるデューティ比の制御を説明する図である。 図22Cは、パルス発生器197におけるデューティ比の制御を説明する図である。 図23は、デューティ比に対する目標電力値の特性251の一例を示す図である。 図24は、整流部192から出力される電流の平均値に基づく比率の補正方法を説明するフローチャートである。 図25Aは、本発明の実施の形態2に係る光源ユニット81の外観を示す平面図である。 図25Bは、本発明の実施の形態2に係る光源ユニット81のE-3部の構造を示す拡大図である。 図26は、本発明の実施の形態3に係る照明装置1の外観を示す斜視図である。 図27は、本発明の実施の形態3に係る光源ユニット101のH方向から見た平面図である。 図28は、本発明の実施の形態3に係る光源ユニット101のI方向から見た平面図(保護用透光板351を取り除いた状態)である。 図29は、本発明の実施の形態3に係る光源ユニット101のJ1-J2面(筐体部102の中心軸に沿った面)における構造を示す断面図である。 図30は、本発明の実施の形態3に係る光源ユニット101のK1-K2面における構造を示す断面図である。 図31は、筐体部102を開口部357方向から見た平面図である。 図32は、筐体部102の中心軸に沿った面における構造を示す断面図である。 図33Aは、実装面方向から見た基板331の構成を示す平面図である。 図33Bは、側面方向から見た基板331の構成を示す平面図である。 図34は、本発明の実施の形態3に係る光源ユニット101のJ1-J2面(筐体部102の中心軸に沿った面)における断面図であって、光の軌跡を示す図である。 図35Aは、従来のLED照明装置の構造を示す図である。 図35Bは、従来のLED照明装置のN1-N2面における構造を示す断面図である。 図36は、本発明の実施の形態3の変形例1に係る光源ユニット421の筐体部102の中心軸に沿った面における構造を示す断面図である。 図37は、本発明の実施の形態3の変形例2に係る光源ユニット431の筐体部102の中心軸に沿った面における構造を示す断面図である。 図38は、本発明の実施の形態3の変形例3に係る光源ユニット441の発光方向からみた構造を示す平面図である。 図39は、本発明の実施の形態4に係る光源ユニット451の外観を示す斜視図である。 図40は、本発明の実施の形態4に係る光源ユニット451のO方向から見た平面図である。 図41は、本発明の実施の形態4に係る光源ユニット451の筐体部102の中心軸に沿った面における構造を示す断面図である。 図42は、本発明の実施の形態4に係る光源ユニット451の筐体部102の中心軸に沿った面における断面図であって、光の軌跡を示す図である。 図43は、本発明の実施の形態4の変形例に係る光源ユニット451-1の筐体部102の中心軸に沿った面における構造を示す断面図である。 図44は、本発明の実施の形態4の変形例に係る光源ユニット451-1の筐体部102の中心軸に沿った面における断面図であって、光の軌跡を示す図である。 図45は、本発明の実施の形態5に係る光源ユニット511の外観を示す斜視図である。 図46は、本発明の実施の形態5に係る光源ユニット511のP方向から見た平面図である。 図47Aは、実装面方向から見た基板512の構成を示す平面図である。 図47Bは、側面方向から見た基板512の構成を示す平面図である。
符号の説明
  1、100 照明装置
  2、81、101、421、431、441、451、451-1、511 光源ユニット
  3a、3b キャップ
  4、103 接続ケーブル
  5 電源装置
  6 電源ケーブル
  8 器具
  9a、9b 固定バンド
  10、82 管体
  21a、21b、83 端面
  22 導入端子
  31、155、331、512 基板
  32、332 固体発光素子
  33 支持体
  34、35、36 弾性体
  37a、37b 挿入部
  38a、38b 側面
  39a、39b 底面
  40a、40b 上面
  51 配線用パッド
  52 ラグ端子
  61 中継部品
  62 尖塔部
  63 段
  64 第1部材
  71a、71b、72 貫通孔
  102 筐体部
  151 筐体
  152 プレート
  153a、153b、153c 発熱素子
  154 一般素子
  156 特定端部
  157 絶縁体
  158 中空構造
  159、357 開口部
  160 小型素子
  161 押さえ金具
  162 ネジ
  163 巻線素子
  163a コア
  163b 巻線部
  171 放熱電極
  191 商用電源
  192 整流部
  193 測定部
  194 選択部
  195 検出部
  196 コントローラ
  197 パルス発生器
  201、202 インダクター
  203、210 コンデンサ
  204 ダイオードブリッジ
  205、211、212 抵抗
  206 ドライバ
  207a FET
  207b、215 トランス
  208、209、216 ダイオード
  213 コントローラユニット
  214 電源部
  217 パルス発生回路
  251 特性
  341 保持面
  342 境界位置
  343 底面
  351 保護用透光板
  354、422、432、442、452、452-1 反射ユニット
  355、423、433、443、453、453-1 反射面
  356 中空部
  361 ベース部
  362 絶縁層
  363、531 配線層
  365 切りかき部
  366 素子取り付け用パッド
  366a アノードパッド部
  366b カソードパッド部
  454、454-1 焦点
  513、513a、513b、513c ベアチップ半導体
  1302 LED
  1310 筐体
  1312 キャップ部
  1314 凹面鏡
 以下、本発明に係る照明装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
 (実施の形態1)
 本発明の照明装置1は、固体発光素子32を具備する光源ユニット2と、交流電源(商用電源191)を利用し光源ユニット2に対し電源供給を行う電源装置5とを含み構成され、電源装置5は、交流電源(商用電源191)から固体発光素子32に電源供給する電力を生成する所定の回路素子群(発熱素子153a、153b、153c、一般素子154、巻線素子163)と、長方形状であり、前記所定の回路素子群を保持する基板155とを備え、所定の回路素子群(発熱素子153a、153b、153c、一般素子154、巻線素子163)には、巻線素子163と、放熱電極171を有する整流素子(発熱素子153a、153c)、及びスイッチング素子(発熱素子153b)とが含まれ、巻線素子163の中心軸方向は、基板155の長辺方向(軸z方向)と所定の角度γを有した状態で配置されると共に、放熱電極171は、所定の厚みを有し金属からなるプレート152と密着し配置される。
 この構成より、電源装置5を構成する所定の回路素子群から発せられる熱を適切に放熱し、電源装置5の長寿命化を実現することができる。また、巻線素子163の配置を工夫することで、コンパクトな電源装置5を実現することができる。
 また、光源ユニット2は、さらに、透光性を有し筐体ユニット(キャップ3a、3bおよび支持体33より構成される構造体)に装着される筒状、かつ両端面が開口した管体10を備え、筐体ユニットには、管体10の両端面が各々挿入される断面がコの字状の溝である2つの挿入部37a、37bが形成され、管体10の長さを距離aと、2つの挿入部37a、37bの底面39a、39b間の距離を距離bと、2つの挿入部37a、37bの上面40a、40b間の距離を距離cとした場合の大小関係が、
 距離b>距離a>距離c・・・・(式1)
であると共に、管体10の一方の端面21aと、前記2つの挿入部37a、37bのうち該端面21aが挿入される側の底面39aとは、及び管体10の他方の端面21bと、前記2つの挿入部37a、37bのうち該端面21bが挿入される側の底面39bとは、弾性体34を介し密着配置される。
 さらに、所定の環境温度範囲内において、常に、式1の大小関係が維持され、かつ、管体10の一方の端面21aと、前記2つの挿入部37a、37bのうち該端面21aが挿入される側の底面39aとの、及び管体10の他方の端面21bと、2つの挿入部37a、37bのうち該端面21bが挿入される側の底面39aとの、弾性体34を介する密着配置が維持される。
 この構成により、簡便な構造で、防滴性を持つ光源ユニット2を実現することができる。
 まず、本発明の照明装置1の構成を説明する。
 図1は、本発明の照明装置1の外観を示す斜視図である。図2は、照明装置1の実使用状態の一例を示す平面図である。
 照明装置1は、光源ユニット2と、接続ケーブル4と、電源装置5と、電源ケーブル6とを含み構成される。
 接続ケーブル4は、光源ユニット2と、電源装置5とを電気的に接続するケーブルである。電源ケーブル6は、商用電源191等交流電源から供給される電力を電源装置5へ導くケーブルである。
 また、照明装置1は、実使用状態において、器具(装置、部材)等に取り付けられ使用する。図2はこの一例であり、器具8に照明装置1は取り付けられた状態である。
 光源ユニット2は、例えばこの図に示すように、固定バンド9a、9bにより器具8に固定される。光源ユニット2の取付方法はこれに限定されず任意の方法で取り付けてよい。さらに、光源ユニット2は、機械装置(不図示等)等に直接取り付けてよく、光源ユニット2は必要に応じて任意の器具(装置、部材)に取り付けられてよい。
 また、電源装置5は、器具8に配置されている(当然に、電源装置5が密着される器具(装置、部材)はこれに限定されない)。
 ここで、電源装置5のプレート152は、金属等熱伝導性が高く、高い放熱効果を奏でる部材(不図示)に密着して配置されることが好ましい。例えば、図2に示す器具8は、金属から構成され、その表面積が十分に大きい。したがって、ここでは、この器具8に電源装置5のプレート152を密着配置している。
 なお、このようなプレート152の配置が好ましい理由については、後ほど詳しく説明する。
 以下では、照明装置1の主要構成要素である光源ユニット2と、電源装置5とについて説明する。
 まず光源ユニット2について、詳しく説明する。
 図3は、光源ユニット2を図1のA方向から見た平面図である。図4は、図3のC1-C2面における構成を示す断面図である。図5A及び図5Bは、図4のE-1部、E-2部の構造を示す拡大図である。図6は、図3のD1-D2面における構造を示す断面図である。
 光源ユニット2は、管体10、キャップ3a、3bとにより構成される。管体10の内部には、基板31、固体発光素子32、支持体33が配置される。
 また、キャップ3aには挿入部37a、キャップ3bには挿入部37bが夫々構成される。さらにキャップ3bには、導入端子22が設けられており、これより光源ユニット2の外部より、光源ユニット2(管体10)内部に、接続ケーブル4が導入されている。なお、導入端子22は、公知の気密性が確保される端子(例えばOリングを用いて気密確保がなされる端子)であり、よって接続ケーブル4の光源ユニット2(管体10)内部への導入に起因し、気密性が損なわれることはない。
 光源ユニット2は、長手方向(図4におけるx1方向)に所定の長さを有する。この長さは必要に応じて任意に設定してよい。
 管体10は、ガラスや、ポリカーボネート、アクリル等透光性を有する材質により構成される。ここでは、円筒状として構成しているが、中空構造の角柱(3角柱、4角柱等)であっても良い。また、固体発光素子32より発せられた光を拡散することを目的として、拡散剤、乳白色等の着色剤を混入し管体10を構成してもよい。
 管体10の長手方向(図4におけるx1方向)の両端は、開口し、端面21a、21bを構成する。この端面21a、21bは挿入部37a、37bに夫々挿入される。
 キャップ3a、3bは、まず支持体33と密着配置される。この、キャップ3a、3bおよび支持体33より構成される構造体は、筐体ユニットを構成する。この密着配置は、例えばキャップ3aと支持体33との、及びキャップ3bと支持体33との接続面(不図示)を平面に構成したうえで接続し(密着させ)、接続(密着)が維持されるようネジ(不図示)等を用いて固定することにより行ってよい。この際、光源ユニット2(管体10)内への水分の浸入を防ぐためゴムワッシャつきのネジ(不図示)を使用することも好ましい。
 さらに、筐体ユニットは、熱伝導性の高い材料(金属、例えばアルミニウムや、銅等)により構成することが好ましい。このようにすることにより、固体発光素子32でロスとして発生した熱を効率よく伝熱し、光源ユニット2の外部へ放熱することが叶う。
 また、キャップ3a、3bには、挿入部37a、37bが構成される。挿入部37a、挿入部37bは、断面がコの字形状であり、上面40a、40bが開口しており、管体10の端面21a、21bが夫々上面40a、40bより挿入される。
 挿入部37aの底面39aと端面21aとの間、及び挿入部37bの底面39bと端面21bとの間には夫々弾性体34が挿入されており、弾性体34を介し底面39aと端面21aとは密着配置され、同様に弾性体34を介し底面39bと端面21bとは密着配置される。
 ここで、弾性体34は、ゴム材料などの柔軟性を有する材質により構成し、特に軟質の材料により構成することが好ましい。この構成により、弾性体34を介した底面39aと端面21aとの密着配置、及び弾性体34を介した底面39bと端面21bとの密着配置をより確実にすることができる(すなわち、気密性を確保できる)。
 また、弾性体34は、防滴性を確保できる材質により構成する必要がある。これは、照明装置1の外部より、光源ユニット2(管体10)内部への水分の浸入を防ぐためである。すなわち、気密性を確保し、中でも防滴性を確保することが重要であり、そのためには前述のように、弾性体34は、防滴性を確保できる材質により構成する必要がある。
 そこで、発明者らは各種電気器具において防水防湿パッキンとしても適用されるゴムスポンジを弾性体34として採用した。ゴムスポンジであれば、上記条件(柔軟性、軟質であること)も満たす。実際に弾性体34としてゴムスポンジを使用して実験を行い、所望の性能を得られることを確認している。
 以上の構成により、光源ユニット2の気密性(特に、防滴性)を確保することが叶う。
 なお、底面39a、39bの幅t1は、管体10の壁面の厚みt2と比べて広いことが当然に必要ではあるが、所定の値(概ね2mm)以上広く構成することが好ましい。
 t1をt2に対して所定値以上広く構成する理由であるが、まず1つ目の理由として、弾性体34が変形するための空間を確保するためである。上記の通り弾性体34を介し、底面39aと端面21aと、及び底面39bと端面21bとは密着配置されるが、この密着配置を実現するためには、弾性体34が互いの面より圧力を受け変形することが必要であり、当該変形が行われるための空間を確保しなければならない。
 もうひとつの理由としては、管体10がキャップ3a、3bに直接に接触することを防ぐためである。管体10を特にガラスにより構成した場合において、通常金属により構成されるキャップ3a、3bに接触したならば、管体10が割れる可能性があり問題である。そのため、照明装置1においては、挿入部37aの側面38aと管体10との間に弾性体35、36を挿入している。同様に、挿入部37bの側面38bと管体10との間に弾性体35、36を挿入している。この弾性体35、36を挿入する空間を確保するために、t1をt2に対し所定値以上広く構成する必要がある。
 弾性体35、36は、ゴム材料により構成してよい。ただし、弾性体35、36は、上記のように管体10がキャップ3a、3bに直接接触することを防ぐためのものであり、ある程度硬質の材料により構成することも好ましい。逆に軟質の材料により弾性体35、36を構成した場合、変形しすぎて目的(管体10がキャップ3a、3bに直接接触する事を防ぐ)を達成することができない可能性もある。したがって、弾性体34と比較しても硬質の材料により構成することが好ましい。
 基板31は、光源ユニット2(管体10)内に配置される。基板31は、熱伝導率が高い金属(好ましくは、熱伝導率が200W・m-1・K-1以上の金属)により構成される。好ましくは支持体33と同一材質により構成される。例えば、基板31は、アルミニウムにより構成される。
 ここで、基板31と、支持体33とは、互いに接触させることが好ましい。なぜならば、基板31と支持体33との間に、空気が入ることにより、基板31と支持体33との間の熱伝導が阻害され、このことより効率的な熱処理ができなくなるためである。すなわち、基板31と支持体33とを同じ材質により構成することにより、基板31と支持体33との密着性を高めることが好ましい。さらに、プレス加工を行い、密着性をより高めることが好ましい。
 上記プレス加工を行う際には、基板31と支持体33との間に接着性を有する材料(例えば、接着剤又は基材なしの両面テープなど)(不図示)を挟み込み、両者の密着性を高めることが好ましい。
 なお、両面テープを使用する場合には、基材を含まないものを選択することが肝要である。それは、基材は熱伝導率が低いので、基板31から支持体33への熱伝導が阻害されるためである。
 また、基板31を複数個に分割することも好ましい。これは、基板31と支持体33との線膨張係数が異なる場合において、光源ユニット2の環境温度が上昇(又は低下)した際に、基板31と支持体33との密着性が悪化することを防ぐためである。基板31を分割することにより、基板31の1枚あたりの長手方向の長さが短くなる。これにより、基板31の1枚あたりの膨張量が小さくなる。よって、接着性を有する材料で基板31と支持体33との膨張の違いを吸収しやすくなるので、基板31と支持体33との密着性を維持しやすくなる。この基板31を分割する手法は、特に光源ユニット2の長手方向(図4におけるx1方向)の長さが長い場合に有効である。
 さらに、上記のようにキャップ3a、3bと、支持体33とは熱伝導性の高い材料より構成されるとともに密着配置される(すなわち筐体ユニットを構成する)。上記のごとく基板31が金属基板により構成され、かつ支持体33と密着させることと相まって、固体発光素子32において発生した熱を効率的に光源ユニット2(管体10)の外部に放熱することができる。
 また、基板31には、接続ケーブル4の一方の端部が接続される。接続ケーブル4の他方の端部には、固体発光素子32を駆動するために供される電力を生成する電源装置5が接続されている。そのため、電源装置5で生成された電力は、接続ケーブル4、基板31を経路として固体発光素子32に供給される。
 ここで、基板31と、接続ケーブル4との接続は、図7に示すような接続構造を有する。ここで用いられる中継部品61とは、図8に示す構成を有する。図8は中継部品61の外観を示す斜視図である。
 中継部品61は、図8に示すとおり側面から見た形状が略コの字形状である。すなわち、中継部品61は、配線用パッド51に接続される平面状の第1部材64と、第1部材64の配線用パッド51に接続される面と反対の面の、第1部材64の長手方向の両端に、第1部材64と垂直に接続される2つの尖塔部62とを備える。
 ここで、中継部品61の形状は、コの字形状に限定されるものではなくL字形状であってもよい。すなわち、中継部品61は、配線用パッド51に接続される平面状の第1部材64と、第1部材64の配線用パッド51に接続される面と反対の面の、第1部材64の長手方向の一端に、第1部材64と垂直に接続される1つの尖塔部62とを備えてもよい。しかしながら、基板31への実装の利便性を考えればコの字形状であることが望ましい。
 その理由は、次に示すとおりである。基板31への中継部品61の実装を行う際には、自動実装装置を用いて行うことが光源ユニット2を量産する上で効率的である。このとき、中継部品61をエンボステーピング化し、基板31に自動的に配置する。
 その際、中継部品61がもし、L字形状であれば、基板31の自動配置時に中継部品61のバランスが崩れ、所望の位置に配置することが難しくなる。一方、コの字形状であれば、中継部品61のバランスの崩れが発生せず、基板31の自動配置を所望の位置に行うことができる。
 また、中継部品61は導電性を有する材質で構成される。また、図7に示すように中継部品61は、半田付けにより基板31の配線用パッド51に実装される。さらには、尖塔部62は半田付けにより接続ケーブル4のラグ端子52と接続される。そのため、中継部品61には、半田付けに耐えうる耐熱性を有する材質を選択する必要がある。通常、中継部品61は、アルミニウム又は銅等の金属により構成される。
 また、中継部品61は、リフロー半田法により配線用パッド51に実装されることが望ましい。これにより、簡便かつ確実に、中継部品61を配線用パッド51に実装できる。
 また、中継部品61の尖塔部62には、所定の段63が設けられることが望ましい。このようにすることにより、接続ケーブル4の絶縁層が取り除かれた端部に半田付け、又はカシメ止めにより装着されたラグ端子52を、中継部品61の尖塔部62に挿入した状態において両者を半田付けにより接合する際の半田形状が、ラグ端子52上下から挟み込むようになり、より確実に接合することが可能となる。なお、中継部品61の尖塔部62に挿入した状態において両者接合する際の半田付けは、半田ごてを利用した手半田であってもよい。
 ここで、従来、基板31に接続ケーブル4を電気的に接続する際には、接続ケーブル4の端部を、配線用パッド51にスポット半田法(半田ごてを利用した手半田など)により接続していた。
 しかしながら、この方法では、半田付けのみにより配線用パッド51と接続ケーブル4とが接続されているため、接続の強度が十分ではない。よって、万が一の大地震の発生などに伴う振動により、配線用パッド51から接続ケーブル4が外れる可能性がある。特に、基板31は金属基板であり、金属基板の熱伝導性が高いので、配線用パッド51の温度を所望の温度に上昇させることが難しい。そのため、半田付け不良により、配線用パッド51から接続ケーブル4が外れるリスクが高まってしまう。
 この対策としては、基板31に配線用スルーホール部(不図示)を設けることも考えられる。このようにすれば、確かに接続ケーブル4が、配線用スルーホール部(不図示)から外れるリスクを低減することができる。
 しかしながら、基板31は金属基板であるため、余分な部分まで電気的に接続されてしまい、電気的な短絡を発生してしまうなどの問題がある。従って、スルーホール部(不図示)を設けることは容易ではない。
 また、リフロー法を用いて基板31に取り付けることができるコネクタ端子が開発されているが、このようなコネクタ端子は、概してその体積が大きい。そのため、基板31に実装される固体発光素子32からの発光をコネクタ端子が遮ってしまうという問題がある。
 それに対し、光源ユニット2を採用した中継部品61は非常にコンパクトであり、そのような問題が発生しない。故にそのメリットは大きい。
 なお、上記説明した接続構造は、基板31をセラミック基板や、アルミナチッ化基板などスルーホールを設けることが困難な材質により構成する場合にも有用である。
 さらに、本光源ユニット2のように、基板31が支持体33と密着して配置されることが必要な場合には、基板31の裏面(固体発光素子32が実装されない面)に突起物があることは、基板31と支持体33との密着を阻害してしまう。したがって、たとえ基板31をガラスエポキシ基板とした場合でも、配線用スルーホール部(不図示)を利用しての接続を行うことは困難である。
 ここで、上記説明した中継部品61を利用した接続構造は、基板31の裏面に突起物を生じさせることがない。したがって、このような場合には、基板31をガラスエポキシ基板により構成したとしても、上記説明した中継部品61を利用した接続構造を適用することが好ましい。
 また、接続ケーブル4の替わりに、フレキシブル基板(不図示)、リジット基板(不図示)を使用した場合にも中継部品61を利用した接続構造を適用することができる。この場合においては、フレキシブル基板(不図示)、リジット基板(不図示)に電気的接続用の貫通孔(不図示)を設け、中継部品61の尖塔部62に挿入した状態において両者を半田付けにより接合する。
 複数の固体発光素子32は、基板31に配置される。複数の固体発光素子32は、例えば、LEDである。固体発光素子32は、1個当たりの消費電力が1W以上のいわゆるハイパワーLEDであり、表面実装型のLEDである。ハイパワーLEDは、光度が高く照明装置用途に好適である。照明装置1を一般的な照明として使用する場合、使用する固体発光素子32の発光色は、昼光色、昼白色、白色、温白色又は電球色などに相当するものが好適である。具体的には、例えば、複数の固体発光素子32は、JISZ9112「蛍光ランプの光源色及び演色性による区分」の4.2「色度範囲」に規定された昼光色、昼白色、白色、温白色又は電球色に相当する光を発光する。
 ここで、光源ユニット2は、低温環境下でも気密性(特に、防滴性)が維持できる。以下ではこのことに関し説明する。
 ここでは、説明のため、管体10の長さ(端面21aと端面21bとの間の距離)を距離a、挿入部37aの底面39aと挿入部37bの底面39bとの間の距離を距離b、挿入部37aの上面40aと挿入部37bの上面40bとの間の距離を距離cとする(図4参照)。
 また、ここでは、管体10の材質をアクリル、筐体ユニットの材質をアルミニウムとする。なお、これら材質の線膨張係数であるが、一般にアクリルのほうがアルミニウムより大きいことが知られている。
 まず常温(例えば、環境温度20度)において、距離a、距離b、距離cの大小関係は、式1の関係となる。このことにより、筐体ユニット(キャップ3a、3bと、支持体33とにより構成される構造体。)は、管体10を脱離させることなく、適切に保持することができる。
 また、底面39aと端面21aとの間、及び底面39bと端面21bとの間には夫々弾性体34が挿入されており、弾性体34を介し底面39aと端面21aとは密着配置され、同様に弾性体34を介し底面39bと端面21bとは密着配置される。
 ここで、弾性体34は、ゴム材料などの柔軟性を有する材質により構成されると共に、防滴性を確保できるものである。そのため、照明装置1の外部より、照明装置1(管体10)の内部へ水分の浸入を防ぐ機能を有する。
 したがって、以上の構成により、筐体ユニットと管体10とは、気密性(特に、防滴性)を有し構成(配置)することができる。よって、光源ユニット2の外部より、光源ユニット2(管体10)内に水分が浸入することを防ぐことができる。
 次に、低温環境下(例えば、環境温度-30度)においても、光源ユニット2が防滴性を維持できる理由を、図9A~図9Cを用いて説明する。図9A~図9Cは、図4に示すE-1部の拡大図であって、図9Aは、常温環境下(例えば、環境温度20度)、図9Bは低温環境下(例えば、環境温度-30度)、図9Cは高温環境下(例えば、環境温度70度)におけるものである。
 低温環境下においては、図9A、図9Bとの比較として現れるように、端面21aが、挿入部37aに挿入される挿入量(上面40aと端面21aとの距離)が、t3からt3-1に変化する(端面21bが、挿入部37bに挿入される挿入量(上面40bと端面21bとの距離)も、t3からt3-1に変化する)。
 この図より明らかであるように、低温環境下においては、常温環境下における場合と比較して、距離aが、距離b及び距離cに対して相対的に小さくなる。このことは、上記のように、管体10の材質をアクリル、筐体ユニットの材質をアルミニウムとして構成していること、また一般にアクリルのほうがアルミニウムより線膨張係数が大きいことに起因する。
 しかしながら、このような低温環境下においても、光源ユニット2においては、式1に示す大小関係が成立するように設計されている。すなわち、低温環境下において、距離aが、距離b及び距離cに対して相対的に小さくなったとしても、挿入部37aに端面21aが挿入される挿入量、及び挿入部37bに端面21bが挿入される量が、t3からt3-1に変化するのみであり、依然として筐体ユニットは、管体10を脱離させることなく、適切に保持することができる。
 また、この場合において、弾性体34は、挿入部37aに端面21aが挿入される挿入量、及び挿入部37bに端面21bが挿入される量が、t3からt3-1に変化することに追従し、弾性体34を介した底面39aと端面21aとの密着配置、及び底面39bと端面21bとの密着配置を維持する(すなわち、この追従が可能である弾性体34の大きさ等を光源ユニット2の設計時に選択することが肝要である)。
 したがって、以上説明したように、光源ユニット2は低温環境下においても、常温における場合と同様に防滴性を維持する(すなわち、光源ユニット2(管体10)内に水分が浸入することを防ぐ)ことができる。
 次に、高温環境下(例えば、環境温度70度)においても、光源ユニット2が防滴性を維持できる理由を、図9A及び図9Cを用いて説明する。
 高温環境下においては、図9A、図9Cとの比較として現れるように、端面21aが、挿入部37aに挿入される挿入量(上面40aと端面21aとの距離)が、t3からt3-2に変化する(端面21bが、挿入部37bに挿入される挿入量(上面40bと端面21bとの距離)も、t3からt3-2に変化する)。
 この図より明らかであるように、高温環境下においては、常温環境下における場合と比較して、距離aが、距離b及び距離cに対して相対的に大きくなる。このことは、上記のように、管体10の材質をアクリル、筐体ユニットの材質をアルミニウムとして構成していること、また一般にアクリルのほうがアルミニウムより線膨張係数が大きいことに起因する。
 しかしながら、このような高温環境においても、光源ユニット2においては、式1に示す大小関係が成立するように設計されている。すなわち、高温環境下において、距離aが、距離b及び距離cに対して相対的に大きくなったとしても、挿入部37aに端面21aが挿入される挿入量、及び挿入部37bに端面21bが挿入される量が、t3からt3-2に変化するのみであり、依然として筐体ユニットは、管体10を脱離させることなく、管体10を適切に保持することができる。
 また、この場合において、弾性体34は、挿入部37aに端面21aが挿入される挿入量、及び挿入部37bに端面21bが挿入される量が、t3からt3-2に変化することに追従し、弾性体34を介した底面39aと端面21aとの密着配置、及び底面39bと端面21bとの密着配置を維持する。
 したがって、以上説明したように、光源ユニット2は高温環境下においても、常温における場合と同様に防滴性を維持する(すなわち、光源ユニット2(管体10)内に水分が浸入することを防ぐ)ことができる。
 なお、管体10の材質のほうが、筐体ユニットの材質より、線膨張係数が小さい場合(例えば、管体10をガラスにより構成し、筐体ユニットをアルミニウムにより構成した場合)においては、低温環境下において、常温環境下における場合と比較して、距離aが、距離b及び距離cに対して相対的に大きくなる。また、高温環境下において、常温環境下における場合と比較して、距離aが、距離b及び距離cに対して相対的に小さくなる。
 しかしながら、このような場合においても光源ユニット2は、上記と同様の理由により、常温における場合と同様に防滴性を維持する(すなわち、光源ユニット2(管体10)内に水分が浸入することを防ぐ)ことができる。
 以上説明したように、光源ユニット2は、常温においてはもとより、低温環境下、高温環境下においても、防滴性を維持することができる。
 ここで、LEDは蛍光ランプと異なり低温環境下(例えば、-30度の環境下)においても、発光効率がほとんど低下しないという特徴がある。そのため、LEDを使用した照明装置を冷凍倉庫内等の低温環境における照明に適用することが検討されている。
 一方で、上記のような冷凍倉庫内等に対してLEDを使用した照明装置を適用する際は、水分の影響について懸念される。これは、LEDや、LEDへの電力供給用配線経路などに水分が付着することに起因し電気的短絡等が発生する可能性があるためである。このような事象が発生したならば、LEDを使用した照明装置の故障に直接的につながってしまう。そのため、LED等に水分が付着しないよう、防滴性を有する空間内にLED等を配置する必要がある。
 このような状況を鑑みてか、特開2007-207768号公報においては、管状ケース内にLEDモジュールを挿入した線状光源における、前記管状ケース端部の防水構造が開示されている。この防水構造においては、管状ケースの端部に取り付けられる封止栓と、管体ケースとにより形成される窪みに充填材を注入する。この防水構造により、気密性の高い、すなわち水分の浸入を防ぐことができる線状光源を実現できるとされている。
 しかしながら、特開2007-207768号公報に開示される防水構造を低温環境下で使用される照明装置に適用することは困難であると考える。それは、特開2007-207768号公報に開示される線状光源においては、上記のように管体ケースの端部に封止栓を取り付け、管体ケースとにより形成される窪みに充填材を注入する。
 ここで、低温環境下においては、各構成要素は縮むことが一般であるが、その縮みの度合いは、各構成要素の材質により異なる。これは、材質により線膨張係数が異なるためである。
 特開2007-207768号公報に開示される防水構造では、低温環境化において、上記縮みの度合いの違いに基づき、封止栓と充填材との間、或いは管状ケースと充填剤との間において隙間が発生する可能性がある。それ故気密性(防滴性)が損なわれ、管体内部への水分の浸入が危惧される。
 一方、本発明に係る光源ユニット2は、長手方向に所定の長さを有する筐体ユニット(キャップ3a、3b、支持体33を併せた構造体をいう。)と、支持体33上に筐体ユニットの長手方向に沿って配置される固体発光素子32とを具備するものであって、透光性を有し筐体ユニットに装着される筒状、かつ端面21a、21bが開口した管体10を備え、キャップ3a、3bには、管体10の端面21a、21bが各々挿入される断面がコの字の溝である2つの挿入部37a、37bが形成され、管体10の長さ(端面21aと端面21bとの間の距離)を距離a、挿入部37a、37bの底面39a、39b間の距離を距離b、挿入部37a、37bの上面40a、40b間の距離を距離cとした場合の大小関係が、式1であると共に、端面21aと底面39aとは、及び端面21bと底面39bとは、弾性体34を介し密着配置される。
 さらに、光源ユニット2は低温環境下でも、常に式1の関係が維持され、かつ端面21aと底面39aとの、及び端面21bと底面39bとの、弾性体34を介する密着配置が維持されるため、低温環境下において気密性(特に、防滴性)を維持することができる(すなわち、光源ユニット2(管体10)内に水分が浸入することを防ぐことができる)。そのため、冷凍倉庫内の照明装置などとして好適である。また、高温環境下においても気密性(特に、防滴性)を保つことができる。
 次に電源装置5について、詳しく説明する。
 図10は、図1のB方向から見た電源装置5の平面図である。図11は、図10のF1-F2面における電源装置5の構造を示す断面図である。図12は、図10のG1-G2面における電源装置5の構造を示す断面図である。
 なお、図10、図11、図12及び図15に記載のとおり、説明のためプレート152の短辺方向を軸x、基板155の短辺方向を軸y、プレート152、及び基板155の長辺方向を軸zとする。
 また、電源装置5自体に防滴性を持たせてもよい。また、防滴性を有するケース(不図示)等に配置してもよい。このようにすることにより、防滴性を有する光源ユニット2を含み構成される照明装置1は、防滴性を有する照明装置として使用することができる。
 筐体151は、柱形状(ここでは、四角柱形状としているが、円柱形状等であってもよい)を有し、中空構造158を有している。中空構造158の内部には、所定の回路素子群(発熱素子153a、153b、153c、一般素子154、巻線素子163)、基板155、絶縁体157、押さえ金具161が配置される。
 筐体151を構成する材料としては、電気的絶縁体であることが望ましく通常樹脂により構成する。金属など導体により構成してもよいが、電源装置5の長寿命性を確保する点で電気的絶縁体により構成することが好ましい。この理由については、後ほど説明する。
 筐体151(中空構造158)は、側面(軸zに沿った面)のうち何れか一面に開口部159を有しており、開口部159は、プレート152により封止されている。
 プレート152は、金属(発明者らは、アルミニウムを採用したが、これに限定されない。熱伝導性、放熱性に優れる材料により構成することが肝要である。)により構成され、筐体151(中空構造158)の開口部159を封止する。併せて、発熱素子153a、153b、153cの放熱電極171が密着して配置される。これは、発熱素子153a、153b、153cにて発生した熱を、プレート152を利用して放熱するためである。
 ここで、プレート152は、金属等熱伝導性が高く、また表面積が大きく高い放熱効果を奏でる部材(不図示)に密着して配置されることが好ましい。このように構成することにより、より一層プレート152を利用した放熱を効率的に行うことができる。
 すなわち、プレート152と、放熱性が高く、かつプレート152の裏面(ここで言う裏面とは、一部が筐体151(中空構造158)により隠匿される面に対して裏面となる面を指す。)より大きな表面積を有する部材とを密着配置する。このようにすることで、より周囲の空気と接触する面積が大きくなり放熱が効果的に行われる。
 例えば、図2に示す器具8は、金属から構成され、その表面積が十分に大きい。したがって、ここでは、この器具8に電源装置5のプレート152を密着配置している。
 ここで、プレート152の厚みt4を所定値以上とした。このようにプレート152の厚みt4を所定値以上とすることにより、プレート152が歪んでしまうことを防止することができる。
 このことにより、表面が平面である器具8等の部材に対し容易に密着配置することができる。もし、プレート152と器具8等の部材との密着配置ができず、それらの間に空気が含まれてしまった場合には、プレート152から器具8等の部材への伝熱が阻害され、よって放熱効果が低下してしまう。
 よって、プレート152と器具8等の部材とを密着配置することが必要であり、発明者らはプレート152の厚みt4を所定値以上とすることで、プレートの歪を防止し、これによりプレート152と器具8等の部材とを密着配置を実現した。
 なお、発明者らの実験によれば、プレート152の厚みt4は、1mm以上であればよく、2mm以上であればより良好な結果が得られている。
 また、プレート152と器具8等の部材の密着配置を維持するためには、プレート152を器具8等の部材に固定することも肝要である。
 発明者らは、プレート152に3箇所、貫通孔71a、71b、72を設け、これを利用してプレート152を器具8へネジ(不図示)等により固定した。
 ここで、貫通孔71aはプレート(軸z)の長辺方向の一方の端部であり、プレートの短辺方向(軸x)の中心に、貫通孔71bはプレート(軸z)の長辺方向の他方の端部であり、プレートの短辺方向(軸x)の中心に、貫通孔72はプレート(軸z)の長辺方向の中心であり、プレートの短辺方向(軸x)の一方の端部に配置した。その上で、この3つの貫通孔71a、71b、72を利用して、プレート152を、器具8等の部材に固定した。
 発明者らは、実際に試験を行い、プレート152の厚みt4を所定値以上とすることも相俟って、良好に、プレート152と、器具8等の部材を密着配置できることを確認している。
 なお、貫通孔71a、71b、72については、上記において3つとしたが、これに限定されず、更に多数の貫通孔を設けてもよい。
 また、プレート152には、発熱素子153a、153b、153cの放熱電極171以外の部分、及び一般素子154、巻線素子163が接触しないように構成することが必要である(すなわち、所定の回路素子群のうち、プレート152と接触するのは、発熱素子153a、153b、153cの放熱電極171のみである)。更には、基板155についても、プレート152と接触しないようにすることが必要である。
 このようにする理由についてであるが、電源装置5の長寿命性を実現するためである。すなわち、発熱素子153a、153b、153cについては、その放熱電極171より確実に放熱する。一方で、その他の部分が金属から構成される、すなわち導体であるプレート152に接触することは、電気的短絡の発生に直接的につながる。もし電気的短絡が発生したならば、当然に電源装置5の故障へとつながり、長寿命性を実現することもできない。そのため、上記のような構成を電源装置5はとっている。
 発熱素子153a、153b、153cは、例えば電界効果トランジスタ207a(以下、FETと記載)のスイッチング素子と、ダイオードブリッジ204及びダイオード208、209の整流素子である。ここでは、発熱素子153a、153cを整流素子、すなわち、ダイオードブリッジ204及びダイオード208、209とする。また、発熱素子153bをスイッチング素子、すなわちFET207aとする。
 発熱素子153a、153b、153cは、大電力が通過することで、ロスとして発生する熱が大きい。したがって、適切に放熱する必要がある。
 図13は、発熱素子153a(発熱素子153b、153cも基本的に同様である)の模式図であるが、この図に示すように放熱電極171を有している。これを、プレート152と密着するように配置する。
 ここで、発熱素子153a、153b、153cの中には、固定用の貫通孔(不図示)が設けられているものがある。例えば、153a、153bには、固定用の貫通孔(不図示)が設けられていないとする。このような場合は、押さえ金具161とネジ162とを用いて固定することが好ましい。
 この際、固定用の貫通孔(不図示)が設けられていない発熱素子(この場合は、発熱素子153a、153b)を近接に配置し、単一の押さえ金具161のみで、ネジ162等を用いてプレート152と放熱電極171とが密着するように構成することが好ましい。
 このようにすることで、固定用の貫通孔(不図示)が設けられていない発熱素子(この場合は、発熱素子153a、153b)毎に押さえ金具161を設ける場合に比べ部品点数を削減することが出来る。よって、照明装置1(電源装置5)のコストを削減することが可能となる。
 一般素子154、及び巻線素子163は、発熱量が小さいがため、プレート152と密着させる必要はなく、上記電気的短絡の防止のため接触も発生しないよう配置する。
 ただし、巻線素子163(ここでは、トランス207bに対応する。)は、図12に示すように、基板155の長辺方向である軸zに対し、該巻線素子163の中心軸が角度γになるように、基板155に配置される。
 上記のように巻線素子163を配置する理由であるが、電源装置5を小型化するためである。電源装置5は、光源ユニット2に電源供給するものであるが、これに限定されず、LEDを用いた任意の光源ユニットに対し、好適に使用できるものである(長寿命性を確保していること等に起因する。)。この任意の光源ユニットの中には、所謂ダウンライトや、スポットライト等コンパクトなものも存在する。そのような光源ユニットに対して適用される電源装置5は、当然にコンパクトなものが好ましい。また、電源装置5を機械装置(不図示)等に組込み使用する場合にも、該電源装置5を小型化することが好ましいことは言うまでもない。
 ここで、図14に示すように、巻線素子163は、コア163aに導線(不図示)を巻くことにより構成される。導線(不図示)が巻かれることにより巻線部163bが構成される。この際、コア163aの幅(すなわち巻線素子163の中心軸に沿った幅)t9は、電源装置5を構成する所定の回路素子群(発熱素子153a、153b、153c、一般素子154、巻線素子163)に含まれる回路素子の中で最も大きな値となることが一般的である(発明者らは、本電源装置5を、定格出力100Wとして試作したところ、巻線素子163(トランス207b)のコア163aの幅t9が、所定の回路素子群(発熱素子153a、153b、153c、一般素子154、巻線素子163)に含まれる回路素子の中で最も大きな値であった。)。
 したがって、電源装置5の大きさが決まる上で、巻線素子163の基板155への配置がキーポイントとなる。そこで、発明者らは、上記のように基板155の長辺方向である軸zに対し、該巻線素子163の中心軸が角度γになるように、基板155に配置した。
 このようにすることで、基板155の短辺方向(軸yに沿った方向)の幅t7をコア163aの幅t9より、小さな値にすることができる。
 ここで角度γであるが、30度から60度の範囲にすることが好ましく、40度から50度にすることがより好ましい。
 その理由であるが、もし角度γを60度以上にした場合には、基板155の短辺方向の幅t7を大きくする必要が発生し、逆に角度γを30度以下にした場合には、基板155の長辺方向の幅t8を大きくする必要が発生するためである。
 特に巻線素子163が複数必要な際には、角度γを30度以下にすることは好ましくない。
 その理由であるが、本実施の形態においては、上記のように巻線素子163は、トランス207bに対応する、すなわち1個のみの巻線素子が存在するとしているが、例えば力率改善回路(不図示)を該電源装置5に付加した場合には、昇圧コイル(不図示)が必要となる。昇圧コイル(不図示)もトランス207bと同様に巻線素子163であり、この場合には、所定の回路素子群に2つの巻線素子163が存在することになる。この場合において、角度γを30度以下とすると、基板155の長辺方向の幅t8が累積的に大きくする必要が発生するためである。
 ここで、基板155を両面実装基板として構成することも好ましい。このようにすることで、基板155上に所定の回路素子群を効率よく配置することができ、電源装置5をより小型化することが可能となる。
 なお、この際、所定の回路素子群の一部の回路素子(この中には、発熱素子153a、153b、153c全てと、巻線素子163の全てが含まれ、かつ一般素子154の一部も含まれる)が、基板155の一方の面に保持(実装)される。また、所定の回路素子群の残余の回路素子(一般素子154の残余が含まれる)が、基板155の他方の面に保持(実装)される。
 ここで、基板155の他方の面に実装される回路素子は、上記のように一般素子154の残余ではあるが、これらの素子は、小型素子160に限定される。なお、ここで言う小型素子160とは、一般素子154のうち、実装時の高さ(基板155の他方の面を原点としてx軸に沿った高さ)が、幅t5以下である素子である。
 後述するが、基板155の他方の面は、中空構造158の面に、幅t5を介し対向して配置する。そのため、幅t5以下の実装時の高さを有する小型素子160のみをこの基板155の他方の面に実装する。なお、幅t5は、数mm程度(例えば、5mm以下)である。
 なお、基板155の一方の面に実装される一般素子154には、実装時の高さ(基板155の一方の面を原点としてx軸に沿った高さ)の制限は特にない。発明者らは、本電源装置5を、定格出力100Wとして試作したところ、巻線素子163の実装時の高さは、所定の回路素子群(発熱素子153a、153b、153c、一般素子154、巻線素子163)に含まれる回路素子の中でも高かった。すなわち、発熱素子153a、153b、153c、一般素子154の実装時の高さは、巻線素子163の実装時の高さと同等か、それ以下であった。故に、基板155の一方の面に実装される一般素子154の実装時の高さに、特に制限を加えなくとも、電源装置5を大型化させてしまうことにはつながらない。
 したがって、基板155を両面実装基板として構成する効果が発揮され、電源装置5をより小型化することができる。
 また、基板155についてであるが、一般的なガラスエポキシ基板であってよい。もちろん金属基板、アルミナセラミック基板、チッ化アルミ基板などであってもよい。
 さらに、基板155は、図示するように長方形型をしている。そして、発熱素子153a、153b、153cは、長辺方向(軸z)に沿った端部のうち、何れか一方の端部(特定端部156)より、所定間隔t6だけ外側であって基板155の実装面に垂直な軸(軸x)上に放熱電極171が位置するように、基板155に実装される。
 図15は、基板155上に実装される発熱素子153bの様子を示すものである。このように、特定端部156より、所定間隔t6だけ外側であって基板155の実装面に垂直な軸(軸x)上に放熱電極171が位置するように、発熱素子153bは基板155に実装される。なお、発熱素子153a、153cも同様に基板155に実装される。
 すなわち、電源装置5においては、プレート152と特定端部156との間に所定間隔t6が生じることとなる。
 所定間隔t6は、任意の間隔であってよいが、あまり間隔が狭い場合には、基板155と、プレート152との間の絶縁耐圧が不足する可能性もある(すなわち、基板155の配線パターン(不図示)から、プレート152への電気的短絡発生の可能性がある)。発明者らの実験においては1mm以上の間隔があれば、電気的短絡の発生がないことを確認している。
 また、プレート152と特定端部156との間(所定間隔t6の部分)には、電気的に絶縁体である絶縁体157が挿入されている。これにより、プレート152と基板155との間の絶縁耐圧を更に高めることができるという効果がある。また、このことは、基板155が、中空構造158内で動くことを防ぐ効果も奏でる。
 また、プレート152と、基板155とは長手方向が平行となるよう軸zに沿って(図12参照)に配置すると共に、短辺方向がなす角が、略90度となるように配置する(すなわち、プレート152の短辺方向に沿った軸xと、基板155の短辺方向に沿った軸yとのなす角は、略90度である)。
 更に、筐体151(四角柱形状とした場合)の軸zに沿った長さは、基板155の長手方向の幅(軸zに沿った幅)t8とほぼ一致し、軸yに沿った長さは、基板155の短辺方向の幅(軸yに沿った幅)t7とほぼ一致する。
 また、筐体151の軸xに沿った幅は、所定の回路素子群(発熱素子153a、153b、153c、一般素子154、巻線素子163)のうち、最も実装高さ(軸xに沿った高さ)が高い素子(発明者らの試作においては、巻線素子163)とほぼ一致する(幅t5は、数mm程度でありほとんど影響を及ぼさない)。
 このようにすることで、筐体151のサイズを最小限にすることができる。このことは、電源装置5を小型化することに寄与する。
 さらには、上記のような構成により、万が一の衝撃が電源装置5に与えられたとしても、基板155は中空構造158内でほとんど動くスペースがない。また、中空構造158はプレート152側の面を除く5つの面が絶縁体(樹脂)により構成される。
 特に、電気的短絡の発生が危惧される部分として、基板155の他方の面が挙げられる。それは、この面が、幅t5(数mm程度)を介して、中空構造158の面と対向して配置されるためである。しかしながら、上記のごとく、この面(基板155の他方の面)が対向する中空構造の面は、絶縁体(樹脂)により構成されるため、電気的短絡の発生の危険性が解消される。
 また、プレート152側の面においても、プレート152と特定端部156との間には絶縁体157が挿入されている。
 したがって、電源装置5においては、その内部で電気的短絡が発生する可能性を排除することができる。したがって、電気的短絡が発生することによる故障の発生がないため、安定した長寿命性を発揮することができる。さらに、電気的短絡が発生することは利用者が感電するなどの危険性もあるが、この発生の可能性も排除しており、安全な電源装置であるといえる。
 ここで、特開2002-367413号公報に開示される車載用放電灯点灯装置においては、開口した金属製のケースボディ内に点灯回路部を配置する。そして、ケースボディの開口した部分には、樹脂製の取り付けフランジにより閉塞するとされている。
 このような構成により、点灯回路部を構成する部品から発せられる熱を放熱することができるとされている。
 しかしながら、特開2002-367413号公報に開示される車載用放電灯点灯装置を、LEDを使用した照明装置の電源装置に適用することは困難であると考える。それは、特開2002-367413号公報における点灯回路部(前記電源装置を構成する回路に相当)を金属製のケースボディ(前記電源装置の筐体に相当)に挿入している。確かにこのような構成をとることで、点灯回路部を構成する回路素子からロスとして発生する熱を放熱することはできると考えられるが、前述のようにケースボディが金属製となっている。
 すなわち、特開2002-367413号公報に開示される車載用放電灯点灯装置においては、ケースボディを閉塞する取り付けフランジは樹脂製であるものの、それを取り囲む大部分が金属製となっている。このような状態においては、何らかの衝撃等で、点灯回路部の一部が金属製であるケースボディに触れてしまうリスクがある。ケースボディは金属製であるがため、電気的短絡等の事故が発生してしまう可能性がある。
 このことは、LEDを使用した照明装置の電源装置に要求される長寿命性に反し、不安定な寿命特性につながってしまい問題である。
 また、特開2002-367413号公報に開示される車載用放電灯点灯装置においては、点灯回路部をケースボディに配置した後、点灯回路部の一部が金属性であるケースボディに触れてしまうリスクを回避するためか、充填材により充填し、これを利用して放熱を行うとされているが、充填材の熱伝導性は、アルミニウム等の金属と比較して低く、充填材を介した放熱が、実際に適切に行われるか否かについては疑問がある。
 一方、電源装置5は、長寿命性を実現している。具体的には、筐体151を樹脂製とし、その開口部159には金属製のプレート152を取り付けた。プレート152には、電源装置5を構成する所定の回路素子群(発熱素子153a、153b、153c、一般素子154、巻線素子163)のうち発熱素子153a、153b、153cの放熱電極171のみが接触し、プレート152と放熱電極171とを密着配置した。このことにより、発熱素子153a、153b、153cにおいてロスとして発生する熱を適切に放熱できる。
 さらに、筐体151が樹脂ケースであるがため、何らかの衝撃があっても、発熱素子153a、153b、153c、及び一般素子154の不要な部分が、金属製であるプレート152に接触することを防いでいる。そのため電気的短絡が発生することがなく、よって安定した長寿命性を実現している。
 また、巻線素子163の配置にも工夫を行い、電源装置5の小型化にも成功している。発明者らは、定格出力100Wとして、電源装置5を試作した。その結果、そのサイズを28mm(軸xに沿った幅)×28mm(軸yに沿った幅)×220mm(軸zに沿った幅)とすることが可能であることを確認している。
 次に、照明装置1の機能について、図16に基づき説明する。図16は、本発明の照明装置1の機能ブロック図である。
 照明装置1は、交流電源を利用し複数の固体発光素子32を発光させることにより照明する照明装置であって、光源ユニット2と、電源装置5を構成する整流部192と、測定部193と、選択部194と、検出部195と、コントローラ196と、パルス発生器197とを備え構成される。商用電源191と整流部192とは電源ケーブル6により接続され、検出部195と光源ユニット2とは接続ケーブル103により接続される。
 照明装置1は、外部の電源である商用電源191からの供給される交流の電源を利用して、単数あるいは複数の固体発光素子32から構成される光源ユニット2に直流を電源供給し、固体発光素子32を発光させる。
 商用電源191は、具体的には、一般家庭、事業所などに電力会社から供給され、照明装置1に交流を供給する電源である。
 整流部192は、商用電源191の正弦波の電圧(交流)を全波整流する。
 測定部193は、整流部192から出力される電流の値(瞬時値)を検知する。検知した整流部192から出力される電流の値(瞬時値)はコントローラ196に送られる。
 なお、ここで、整流部192から出力される電流は、例えば図17のようになる。図17は、横軸に時間、縦軸に電流値を表している。この図から明らかであるように、整流部192から出力される電流には、非導通期間が存在する。このような非導通期間は、固体発光素子32には所定の順方向電圧以下の電圧を印加しても電流が流れないという特性に起因し発生する。
 選択部194は、整流部192から出力される電圧を通過させるオン時間と通過させないオフ時間(以下、比率と記載)を選択する。このことにより、比率を制御された電圧を生成する。具体的には、整流部192から出力された電圧波形を、所定の時間間隔で分割する。この分割された電圧波形を、上記所定の時間間隔の各期間内でパルス状波形の電圧にする。この比率の制御については、コントローラ196からの指示に基づく。
 なお、ここで比率は電源装置5から光源ユニット2に供給する電力値に直接つながる。比率とは、選択部194における整流部192から出力される電圧(電流)の通過/非通過の時間比であるがため、この比率が高いと電源装置5から光源ユニット2に供給する電力値が大きくなり、逆に比率が低いと電源装置5から光源ユニット2に供給する電力値が小さくなる。
 比率を制御された前記整流部192から出力される電圧は選択部194に含まれる整流機能により整流された後、検出部195を介し、光源ユニット2へと電源供給される。
 検出部195は、電源装置5により直流が供給されて駆動されている状態での光源ユニット2の電力値を検出する。ここで、電力値とは、光源ユニット2を構成する固体発光素子32に電流を流した際に発生する順方向電圧の積、すなわち、(電流)×(順方向電圧)の積により算出される。
 コントローラ196は、1つ目の機能として、選択部194に比率を指示する。
 まず、検出部195により検出された電力値(以下、現在電力値と記載)と、パルス発生器197より送付されるパルス信号の1周期あたりのオンパルスが占める割合(以下、デューティ比と記載)によりコントローラ196おいて求められる目標の電力値(以下、目標電力値と記載)とを比較する。この比較結果に基づき、選択部194に比率を指示する。
 具体的には、目標電力値が現在電力値より大きいと判断した場合は、選択部194に直前の比率より高い比率を指示する。目標電力値が現在電力値より小さいと判断した場合は、選択部194に直前の比率より低い比率を指示する。
 また、2つ目の機能として、測定部193が検知した整流部192より出力された電流値(瞬時値)を読み取り、所定期間内の平均電流を測定する。その期間内の平均電流より、測定部193を流れると推定される電流の波形(以下、推定波形と記載。この推定波形とは、例えば図17のような波形である。)を求める。
 なお、前記平均電流を求める所定期間は、商用電源191の周期(周波数の逆数)の1/2に相当する期間より長いことが望ましい。これは、測定部193を流れる電流は、商用電源191を全波整流したものであり、事実上、商用電源191に対して2倍の周波数(1/2の周期)で波形が繰り返される。よって、所望の平均電流を求めるためには、商用電源191の周期の1/2に相当する期間が必要である。
 推定波形を求めた上で、現時点での測定部193にて検知した整流部192より出力された電流(瞬時値)と、推定波形に基づく現時点における測定部193を流れると推定される推定電流値(瞬時値)とを比較する。
 比較結果に基づき、選択部194に比率を指定する。すなわち、推定電流値(瞬時値)に対し、測定部193にて検知した整流部192より出力される電流値(瞬時値)のほうが大きければ、直前の比率に対し、低い比率を選択部194に指示する。
 また、推定電流値(瞬時値)に対し、測定部193にて検知した整流部192より出力される電流値(瞬時値)のほうが小さければ、直前の比率に対し、高い比率を選択部194に指示する。
 パルス発生器197は、電源装置5の外部から送信される調光信号(有線通信を利用し送信されるものであってもよく、無線通信回線を利用し送信されるものであってもよい)に基づき、デューティ比を制御されたパルス信号を生成し、コントローラ196に送付する。
 図18は、照明装置1の概略回路構成を示す図である。
 図16で示した照明装置1は、図18のような概略回路図の構成をとることで実現することができる。なお回路構成は、これに限定されないことは言うまでもない。図16に基づき説明した機能が実現できる回路構成であればよい。
 整流部192は、インダクター201とインダクター202と、コンデンサ203と、ダイオードブリッジ204とより構成される。
 インダクター201とインダクター202とコンデンサ203とは、外部よりの擾乱から保護する保護回路である。ダイオードブリッジ204は、交流を全波整流して出力する全波整流器である。
 図19A及び図19Bは、交流を整流するダイオードブリッジ204の出力波形(電圧波形)を説明する図である。
 ダイオードブリッジ204は、図19Aに示すような交流波形を整流し、図19Bのような全波整流波形を形成し出力する。
 測定部193は、抵抗205より構成される。ダイオードブリッジ204から出力される電流の値を検知する。検知した電流値は、コントローラユニット213に通知される。
 選択部194は、ドライバ206と、FET207aと、ダイオード208と、ダイオード209と、コンデンサ210とにより構成される。
 選択部194は、まずコントローラユニット213から、制御信号が送れられたドライバ206においては、それに接続されるFET207aに対しドライブ信号を生成する。
 FET207aは、ダイオードブリッジ204から出力される電圧の通過/非通過を選択することにより、コントローラユニット213から指示される比率のパルス状の電圧波形(パルス状波形)を生成する。
 パルス状の波形は、トランス207bを通過した後、ダイオード208と、ダイオード209と、コンデンサ210とからの回路素子により平滑化(ノイズ除去)する。上記平滑化された、パルス状波形は、検出部195を介し光源ユニット2に供給される。
 検出部195は、抵抗211と、抵抗212とにより構成される。抵抗211により光源ユニット2に流れる電流を検出し、抵抗212により光源ユニット2の順方向電圧を検出することができる。抵抗211および抵抗212により検出された電流値および電圧値の情報は、コントローラユニット213に送られる。
 コントローラ196は、コントローラユニット213、電源部214により構成される。
 電源部214は、トランス215と、ダイオード216とにより構成される。商用電源191から供給された交流を、トランス215と、ダイオード216とを用いて直流化し、コントローラユニット213に直流を供給する。
 ここで、電源部214は、光源ユニット2に直流を供給する電源装置5の回路素子とは絶縁されている。
 コントローラユニット213は、主に次の2つの機能を有する。
 1つ目として、ドライバ206に比率を指示する。まず、抵抗211において検出した光源ユニット2に流れる電流と、検出抵抗212において検出した光源ユニット2の順方向電圧とに基づき現在電力値を求める。また、パルス発生回路217より送付されるパルス信号のデューティ比により目標電力値を求める。その上で両者を比較し、その結果に基づきドライバ206に制御信号を送付する(すなわち、比率を指示する)。
 具体的には、目標電力値が現在電力値より大きいと判断した場合は、ドライバ206に直前の比率より高い比率を指示する。目標電力値が現在電力値より小さいと判断した場合は、ドライバ206に直前の比率より低い比率を指示する。
 2つ目として、抵抗205が測定したダイオードブリッジ204から出力される電流(瞬時値)を読み取り、所定期間内の平均電流を測定する。その期間の平均電流に基づき、抵抗205を流れると推定波形(例えば図17のような波形)を求める。
 推定波形を求めた上で、現時点での抵抗205にて検知したダイオードブリッジ204から出力される電流値(瞬時値)と、推定波形に基づく現時点における推定電流値(瞬時値)とを比較する。
 比較結果に基づき、ドライバ206に制御信号を送付する(すなわち、比率を指示する)。
 具体的には、推定電流値(瞬時値)に対し、抵抗205で検知したダイオードブリッジ204から出力される電流値(瞬時値)のほうが大きければ、直前の比率に対し、低い比率をドライバ206に指示する。
 また、推定電流値(瞬時値)に対し、抵抗205で検知したダイオードブリッジ204から出力される電流値(瞬時値)のほうが小さければ、直前の比率に対し、高い比率をドライバ206に指示する。
 パルス発生器197は、パルス発生回路217により構成される。パルス発生回路217は、電源装置5の外部から送信される調光信号(信号ケーブルを介した有線通信を利用し送信されるものであってよく、無線通信回線(不図示)を介した無線通信回線を利用し送信されるものであってもよい)に基づき、デューティ比を制御されたパルス信号を生成し、コントローラユニット213に送付する。
 なお、パルス発生回路217は、中空構造158の内部に配置してよい。
 次に、照明装置1の動作について図を用いて説明する。
 図20は、照明装置1の動作を示すフローチャートである。
 まず、S121において、照明装置1の電源装置5に商用電源191が投入され給電が開始される。そして、コントローラユニット213が運転を開始する。ここで、商用電源191が投入された直後には、コントローラユニット213の運転は開始されているが、選択部194には給電されておらず、選択部194は起動していない。この方法をとる理由は、電源装置5の安全性を高めるためである。コントローラユニット213を先に起動させることにより、電源装置5、商用電源191、あるいは光源ユニット2に異常が発生している場合は、即座にその運転を停止することができるからである。
 次に、図20のS122において、コントローラ196等により、比率の決定を行う。これは図21に基づき、後ほど詳細に説明する。
 次に、図20のS123において、コントローラ196等は、測定部193により測定した整流部192から出力される電流の平均電流に基づき、比率の指定(補正)をおこなう。詳細は、図24により後ほど説明する。
 次に、図20のS124において、コントローラ196、外部入力スイッチ(不図示)等から停止信号が入力されていないか確認し、停止信号が入力されていれば電源装置5の動作を停止する(S124においてYESの場合)。これは、例えば、照明装置1を利用するユーザが照明装置1の光源ユニット2を消灯する、すなわち、照明装置1の電源装置5への商用電源191の電源供給を停止することに相当する。この際、選択部194は、コントローラユニット213に対し所定時間前に運転を停止する。言い換えると、その時間内に、コントローラユニット213は選択部194に対する指示を終了する。ここで、所定時間とは、0.2[s]~1[s]程度であることが望ましい。
 このような方法をとる理由は、光源ユニット2における電源装置5の安全性を高めるためである。
 なお、停止信号が入力されていなければ(S124においてNO)、S122に戻り上述した動作を繰り返す。
 図21は、光源ユニット2において、比率を決定する動作を説明するフローチャートである。
 S131において、パルス発生器197は、外部から送付される調光信号を読み取り、デューティ比を制御されたパルス波形を生成した上でコントローラ196に送付する。
 パルス発生器197においては、まず、光源ユニット2に要求される照明強度に応じた、すなわち電源装置5において生成し、光源ユニット2に電源供給することが必要な電力に対応するようデューティ比を制御されたパルス信号を生成する。ここで、デューティ比とは、パルス信号の1周期あたりのオンパルスが占める割合(時間比)である。
 図22A~図22Cは、パルス発生器197で生成するパルス波形の一例を示すものである。図22Aを、調光信号が送付される直前のパルス波形であると仮定すると、調光信号が光源ユニット2の照明強度の増加を指示するものであれば、図22Bのようにデューティ比を、図22Aに対し高める。
 一方調光信号が光源ユニット2の照明強度の減少を指示するものであれば、図22Cのようにデューティ比を、図22Aに対し低くする。
 パルス発生器197は、このように生成したパルス信号をコントローラ196に送付する。
 図21のS132において、コントローラ196は、パルス発生器197により送付されたパルス信号を解析し、デューティ比を読み取る。その上で、例えば、コントローラ196内のメモリ(不図示)に保持されている図23のような特性251に基づき目標電力値を求めてよい。
 図23は、横軸にパルス発生器197により送付されたパルス信号のデューティ比、縦軸に目標電力値をあらわすものである。コントローラ196はこの特性251を利用し、目標電力値を求める。
 図21のS133においては、コントローラ196は、目標電力値を実現するための比率(比率とは選択部194において整流部192から出力される電圧の通過/非通過の時間比をさす。)を算出する。すわなち、コントローラ196は、目標電力値を実現するための選択部194において実現する比率を決定する。その上で、コントローラ196は、算出した比率を実現するために必要な制御信号を作成する。作成した制御信号は、ドライバ206に送付される。
 図21のS134においては、目標電力値と、現在電力値が一致しているか否かをコントローラ196は判断する。
 これは、抵抗211により検出された光源ユニット2に流れる電流値と、抵抗212により検出された光源ユニット2に印加された順方向電圧値を測定し、現在電力値を求める。
 その上で、現在電力値と、目標電力値とを比較する。目標電力値からの所定範囲(例えば、±5%の範囲)から外れていなければ(S134においてYES)、比率の決定を終了する。
 目標電力値からの所定範囲(例えば、±5%の範囲)から外れていれば(S134においてNO)、S135に進む。
 図21のS135においては、現在電力値を目標電力値から所定範囲(例えば、±5%の範囲)内となるよう、比率を補正する。その上でS134に戻り繰り返す。
 図24は、整流部192より出力される電流の平均値に基づく比率の指示(補正)を説明する図である。
 S161において、コントローラ196は、測定部193を構成する抵抗205を流れる電流(整流部192(ダイオードブリッジ204)から出力される電流)の平均値を求める。
 平均電流を求める期間は、商用電源191の周期の1/2に相当する期間より長くなければならない。
 図24のS162において、コントローラ196は、S161で求めた平均電流値を基に、測定部193を流れると推定される図23Bのような電流の波形を推定する。この推定した波形(推定波形)は、コントローラユニット213内の内部メモリ(不図示)に記憶される。
 図24のS163において、コントローラ196は、S162において推定した推定波形と、現時点で測定部193に流れる電流値(瞬時値)とを比較する。
 すなわち、コントローラ196は、その内部メモリ(不図示)に記憶される推定波形から、現時点において測定部193に流れると推定される電流値(瞬時値)を読み出す。この読み出した値と、現時点で測定部193に流れる電流値(瞬時値)とを比較する。
 現時点で測定部193に流れる電流値(瞬時値)が、推定される電流値(瞬時値)より高ければ(S163においてYES)、S164に進む。
 一方、現時点で測定部193に流れる電流値(瞬時値)が、推定される電流値(瞬時値)より低ければ(S163においてNO)、S165に進む。
 図24のS164において、コントローラ196は、比率を指定(補正)する。これは、直前の比率に対し低い比率を指定する。その上で、コントローラ196は、算出した比率を実現するために必要な制御信号を作成する。作成した制御信号は、ドライバ206に送付される。
 この理由は、測定部193に流れる電流を小さくするためである。推定される電流より大きいが故、それを補正するために直前の比率に対し低い比率を指定する。
 図24のS165において、コントローラ196は、比率を指定(補正)する。これは、直前の比率に対し高い比率を指定する。その上で、コントローラ196は、算出した比率を実現するために必要な制御信号を作成する。作成した制御信号は、ドライバ206に送付される。
 この理由は、測定部193に流れる電流を大きくするためである。推定される電流より小さいが故、それを補正するために直前の比率に対し高い比率を指定する。
 図24のS166において、コントローラ196は、整流部192より出力される電流の平均値に基づく比率の指定(補正)を開始してからの通算回数が、基準回数に達しているか否かを判断する。なお、基準回数とは任意に設定されてよい。
 通算回数が基準回数に達していれば(S166においてYES)、本指定(補正)を終了する。一方、通算回数が基準回数に達していれば、S163に戻り指定(補正)を続ける。
 以上のように整流部192より出力される電流の平均値に基づく比率の補正を行うことが可能である。
 このことにより、商用電源191の電圧変動などをいち早く検知し、それによる照明装置1が受ける影響を避けることが可能となる。
 これは、上記のように照明装置1においては、測定部193を流れる電流(瞬時値)を監視し、あらかじめ測定した測定部193を流れる電流(平均値)に基づき、比率の制御を行うことにより補正を行う。
 このことから、商用電源191の電圧が高くなった場合においても、光源ユニット2の測定部193を流れる電流値(瞬時値)が高くなることにより、光源ユニット2の動作点が高くなってしまう(すなわち、発光強度が強くなってしまう)ことを避けることができる。もちろん、商用電源191の電圧が低くなった場合にも対応可能である。
 このことは、光源ユニット2の発光強度の変動を避け、照明装置1の利用者に対して安定した照明を提供することはもとより、商用電源191の電圧変動による電源装置5、光源ユニット2の故障を避けることに対しても効果がある。
 照明装置1は、固体発光素子32を使用している。固体発光素子32の特徴のひとつは、長寿命性であり、この性能を完全に享受する意味でも電源装置5、光源ユニット2の故障を防ぐことは重要である。
 (実施の形態2)
 実施の形態2に係る光源ユニット81は、光源ユニット2と同様低温環境下、及び高温環境下においても気密性(特に、防滴性)を維持できる光源ユニットであり、電源装置5と組み合わせることで照明装置を構成することができる。
 光源ユニット81が、光源ユニット2と異なる点は管体10が管体82に変更される点のみである。図25Aは、光源ユニット81の構成を示す平面図であり、図25Bは、E-3部拡大図である。
 管体82の端面83は、断面が図25Bに示すとおりエッジ構造となっている。そのためより確実に弾性体34に食い込むようになり、底面39aと端面83(特にその先端部)との間(図示しないが、底面39bと端面83(特にその先端部)との間)は弾性体34を介して密着配置される。
 このことにより、光源ユニット81も光源ユニット2と同様に、低温環境下、また高温環境下において防滴性を維持することができる。
 (実施の形態3)
 本発明の実施の形態3に係る照明装置100は、光源ユニット101と電源装置5とを含み構成される。光源ユニット101は、固体発光素子332を使用したものである。
 図26は、照明装置100の外観を示す斜視図である(図26においては、電源装置5を省略している)。照明装置100は、大別して光源ユニット101と、電源装置5とより構成される。光源ユニット101と、電源装置5は接続ケーブル103により接続され、電源装置5で生成した電力を、接続ケーブル103を介して光源ユニット101(固体発光素子332)へ電源供給する。
 以下では、光源ユニット101について説明する。電源装置5等は、実施の形態1で説明したとおりであり、ここでは説明を省略する。
 図27は、光源ユニット101の側面(図26に示すH方向)から見た平面図である。図28は、光源ユニット101の発光方向(図26に示すI方向)から見た平面図である(なお、説明のため保護用透光板351は取り外した状態としている)。図29は、図27におけるJ1-J2面(筐体部102の中心軸に沿った面)における光源ユニット101の構造を示す断面図である。図30は、図27におけるK1-K2面における光源ユニット101の構造を示す断面図である。
 図27~図30に示すように、光源ユニット101は、筐体部102と、保護用透光板351とを備える。また、その内部には、基板331、固体発光素子332、反射ユニット354が具備されている。
 筐体部102は、通常放熱性を鑑み、熱伝導率が高い金属(好ましくは、熱伝導率が200[W/(m・K)以上]の金属)により構成される。例えば、筐体部102は、アルミニウムで構成される。筐体部102にアルミニウムを用いる理由としては、安価であること、成形が行いやすいこと、リサイクル性が良いこと、熱伝導率が200[W/(m・K)以上]以上であること、及び、放熱特性が高いことなどが挙げられる。さらに、アルミニウムで構成した筐体部102をアルマイト処理することも効果的である。筐体部102の表面積を拡大することができ、放熱性を高める効果がある。
 なお、本実施の形態においては、筐体部102を円柱として構成しているが、これに限定されるものではない。三角柱や、四角柱などであって良く、必要に応じて任意に設定してよい。
 筐体部102は、中空部356を備える。また、中空部356は一方向に開口部357を有する。図31は、筐体部102を開口部357方向から見た平面図である。図32は、筐体部102の中心軸に沿った面の構造を示す断面図である。
 図31及び図32に示すように、中空部356の内壁面は、法線が直角に筐体部102の中心軸(筐体部102の中心軸とは、筐体部102の中心を通る軸であり、本実施の形態では筐体部102を円柱として構成しているが、筐体部102の中心を通り前記円柱の高さ方向に沿った軸である。)へと向かう保持面341が複数備えられる。この保持面341は、固体発光素子332を保持する。具体的には、固体発光素子332が実装される基板331が密着配置される(すなわち、基板331を介し、固体発光素子332を保持する。)。
 保持面341は、筐体部102の中心軸の周方向に正多角形柱空間を形成するように(正多角形柱空間の側面となるように)配置される(なお、本実施の形態においては正12角形柱として表しているが、これに限定されない。正3角形柱、正4角柱等であってもよい)。
 このように保持面341を配置する理由であるが、部品点数を減らしコストを削減するためである。光源ユニット101に使用する基板331は柔軟性を有するものであって、正多角形柱空間の側面を形成する全ての保持面341に対し、容易に密着配置することができる。すなわち、正多角形柱空間の側面(複数の保持面341)に沿って、基板331は配置され、故に1個体のみの基板331により光源ユニット101を構成することも可能となる。このことは、コスト削減へとつながる。
 また、光源ユニット101(照明装置100)は、従来品にかわる照明装置である。そのため、光源ユニット101(照明装置100)には、明るさが従来品と同等以上であり、また大きさについては従来品と同等であることが求められる。
 まず、明るさについてであるが、固体発光素子332としてハイパワーLEDを採用する。この際多数個のハイパワーLEDを使用する必要がある。光源ユニット101は、多数個のハイパワーLEDを具備しており、故に明るさの要求を満たすことが可能である。
 ただし、上記のように多数個のハイパワーLEDを採用することで、照明装置の大きさが大きくなっては、大きさに対する要求を満たすことができない。そこで、光源ユニット101では、中空部356の側面である保持面341が固体発光素子332(ハイパワーLED)を保持する。
 ここで、保持面341の総和の面積を、筐体部102の底面343の面積より広くすることが容易にできる。よって、光源ユニット101は、筐体部102を大きくすることなく、コンパクトに多数個の固体発光素子332(ハイパワーLED)を配置することができる。そのため、上記大きさの要求にもこたえることができる。
 基板331は、筐体部102の有する中空部356の内側に配置される。図33Aは、実装面方向から見た基板331の構成を示す図である。図33Bは、側面方向から見た基板331の構成を示す図である。基板331は、略長方形状である。図33A及び図33Bは、その一例であって、ベース部361、絶縁層362及び配線層363により構成され、平面状の基板である。なお、配線層363の絶縁層362と逆側の表面には、素子取り付け用パッド366、配線用パッド51を除く部分にレジスト膜が構成されている。
 ここで、ベース部361は、柔軟性を有する金属板である。具体的には、ステンレス等の金属である。厚みは、柔軟性を確保できる範囲で任意であってよいが、発明者らの試験によれば、厚さ0.2[mm]が最適であった。
 絶縁層362も、柔軟性を有し、十分な絶縁耐圧(電気的絶縁性)を備える絶縁層である。ここで、柔軟性を有する絶縁層としては、従来ポリイミド等が用いられてきた。しかしながら、このポリイミドの熱伝導率は、0.2[W/(m・K)]程度である。この値は非常に小さい値であり、固体発光素子332としてハイパワーLEDを使用する場合、その実装基板として用いることは適切ではない。ハイパワーLEDから発生した熱の放熱を行うことが困難となり、ハイパワーLEDの故障へとつながる可能性が危惧される。
 発明者らが採用した絶縁層362は、このポリイミドより高い熱伝導率を有するものであり、少なくとも1[W/(m・K)]以上の熱伝導率を有するものを採用した。この絶縁層362には、熱伝導率を高めるためフィラーが添加されている。さらには、柔軟性、絶縁耐圧共に実用に耐えうる性能を有することを確認している。
 配線層363は、銅などの金属からなり、配線及び素子取り付け用パッド366及び配線用パッド51が形成される層である。配線層363の厚みは任意であってよいが、数十~数百[μm]であることが望ましい。このことにより、基板331の柔軟性を阻害することは発生しない。以上より、柔軟性を有し、かつ熱伝導率の高い基板331を構成することができる。
 ここで、基板331には貫通孔であり、軸Lに沿った切りかき部365が設けられている。なお、軸Lとは、基板331の短辺方向に平行な任意の軸である。ただし、軸L上には固体発光素子332は存在しない。
 この切りかき部365は、基板331の曲げ部となる部分である。基板331は、放熱性を高めるためベース部361に金属を用いており、発明者らは、柔軟性に富んだ金属であるステンレス(厚さ0.2[mm])を採用している。
 ただし、ステンレスは、ばね性が強く、所望の位置で曲げることが難しい。そのため、発明者らは、切りかき部365を設けることで、基板331においても所望の位置で曲げが行えるように工夫した。すなわち、切りかき部365が存在することにより、基板331を所望の位置、かつ基板331の短辺方向に平行に曲げることができる。
 所望の位置で、かつ基板331の短辺方向に平行に、基板331の曲げを行うことは、後述する基板331と、筐体部102とを密着させることと密接に関連するため重要である。
 なお、切りかき部365は、図30で示すように隣り合う保持面341の境界位置342上に配置できることを条件に、任意に形状、及び個数を設定してよい。
 ただし、全ての保持面341に同一個数の固体発光素子332が保持できるように設定することが肝要である(本実施の形態においては、全ての保持面341に固体発光素子332が1個保持されるとしているが、1個に限定されるものではない。2個以上であっても良い。)。もし、各保持面341に保持される固体発光素子332の個数が同一でないならば(すなわち、バラバラの個数であれば)、光源ユニット101の配光が筐体部102の中心軸に対する周方向に不均一となるためである。
 また、ここで使用した固体発光素子332は、アノード電極とカソード電極とを有しセラミック又は樹脂等の筐体にベアチップ半導体がパッケージされたパッケージ品である。基板331の短辺方向と平行な所定の軸である軸M上(ただし、軸Mは軸L上には設けられない。)に、素子取り付け用パッド366としてアノードパッド部366a及びカソードパッド部366bを設けて、それらに半田付け等によりアノード電極及びカソード電極を夫々実装することが望ましい。
 ここで、基板331の短辺方向と平行な軸M上に、アノードパッド部366a及びカソードパッド部366bを設ける理由であるが、基板331は切りかき部365で曲げを行う。この曲げを行う軸Jは、前述のように基板331の短辺方向と平行な軸である。
 この際、アノードパッド部366a及びカソードパッド部366bも基板331の短辺方向と平行な軸K上に設けられているため、基板331を曲げる際に、アノードパッド部366a及びカソードパッド部366bへの固体発光素子332のアノード電極、カソード電極の実装に伴い形成される半田付け部(不図示)に、負荷がかかることを防ぐことが可能となる。
 仮に、半田付け部(不図示)に負荷がかかった場合、半田クラック等の発生が危惧される。そのため、発明者らはアノードパッド部366a及びカソードパッド部366bを、基板331の短辺方向と平行な軸K上に設けることで、アノードパッド部366a及びカソードパッド部366bにおける半田付け部(不図示)に負荷がかかることを防いだ。
 ここで、基板331は、筐体部102(保持面341)とは密着させることが必要である。これは、固体発光素子332で発生した熱を、基板331を介して、筐体部102に伝熱し、その表面より、大気中へ放熱するためである。
 もし、基板331と、筐体部102(保持面341)の密着性が低いのであれば、その間に空気が入り込んでしまう。空気の熱伝導率は低いため、基板331から筐体部102への伝熱性が低下する。このことを避けるため、基板331と筐体部102(保持面341)との間に、両面テープ(不図示)などを挟みこみ、密着性を高めることが望ましい。
 なお、両面テープを使用する場合には、基材を含まないものを選択することが肝要である。それは、基材は熱伝導率が低いので、基板331から筐体部102への熱伝導が阻害されるためである。
 また、保持面341は、平面であることが必要である。もし保持面341が曲面として構成されたのであれば、基板331と筐体部102(保持面341)とを密着することが不可能となる。これは、基板331上には、前述のごとく固体発光素子332が、アノードパッド部366a及びカソードパッド部366bに半田付けされることにより実装されている。この半田付け部(不図示)には、柔軟性がないため曲げることが不可能であり、よって、その部分を曲面に密着させることは不可能である。以上より、保持面341は平面であることが必要である。
 また、隣り合う保持面341の境界位置342に切りかき部365が位置するよう、基板331を配置することが必要である。切りかき部365は、上記のように基板331の曲げを行う位置である。したがって、隣り合う保持面341の境界位置342と、基板331の曲げ位置とが一致することとなる。このようにすることは、基板331と、保持面341との密着性を高めることにつながる。
 もし、隣り合う保持面341の境界位置342と、基板331の曲げ位置とにずれがあると、基板331の曲げ位置が保持面341上に干渉してしまう。このことは、基板331と保持面341との密着性を阻害する要因となる。よって、隣り合う保持面341の境界位置342上に切りかき部365が位置するように基板331を配置することは肝要なことである。
 以上のように、基板331は、筐体部102の中空部356の内壁面であり、筐体部102の中心軸の周方向に正多角形柱空間(ここでは、正12角形柱)を形成する保持面341上に密着配置される。このような構成をとるため、光源ユニット101は、多数個の固体発光素子332を実装した平面状である基板331を用いて構成することができる。
 固体発光素子332は、基板331に配置される。固体発光素子332は、例えば、LEDである。固体発光素子332は、1個当たりの消費電力が1W以上のいわゆるハイパワーLEDであり、表面実装型のLEDである。ハイパワーLEDは、光度が高く照明装置用途に好適である。光源ユニット101(照明装置100)を一般的な照明として使用する場合、使用する固体発光素子332の発光色は、昼光色、昼白色、白色、温白色又は電球色に相当する色などが好適である。具体的には、例えば、複数の固体発光素子332は、JISZ9112「蛍光ランプの光源色及び演色性による区分」の4.2「色度範囲」に規定された昼光色、昼白色、白色、温白色又は電球色に相当する光を発光する。
 また、複数の固体発光素子332は、ピーク波長が380~500nmの光である青色を発光してもよい。青色は、精神的興奮を抑える効果があるといわれている。そのため、青色を発光する光源ユニット101(照明装置100)は、防犯灯として好適である。
 ところで、固体発光素子332に使用されるハイパワーLEDは、消費電力が大きく、その分、熱として放出されるエネルギーも大きい。そのため、この熱が、ハイパワーLEDの近傍に蓄積すると、光度低下や、寿命特性の劣化等を招く。したがって、この熱を適切に処理することが肝要である。
 そこで、固体発光素子332に使用されるハイパワーLEDは、表面実装型のLEDである。表面実装型のLEDを使用する理由としては、LED自身の電極面積が大きく、故に基板331に接触する面積が大きくなる。すなわち、表面実装型のLEDでは、発生した熱を効率的に基板331に熱伝導することができる。
 また、基板331は、上記のように熱伝導性の高い金属基板であり、筐体部102(保持面341)に密着して構成されている。また、筐体部102も熱伝導が高く、放熱性も高い金属(発明者らはアルミニウムを採用している)により構成されている。故に、光源ユニット101においては、固体発光素子332において発生した熱を適切に放熱することが可能である。
 保護用透光板351は、固体発光素子332などを保護するものであって、筐体部102の中空部356が有する開口部357に取り付けられている。透光性を有し、光源ユニット101の発光方向に配置される。保護用透光板351は、例えば平板状に形成される。保護用透光板351は、透明なガラス、アクリル樹脂又はポリカーボネート等により形成される。
 また、保護用透光板351の表面又は/及び裏面には、表面処理により、微細な凹凸を不均一に形成してもよい。この表面処理は、例えば、サンドブラスト法を適用することにより容易に行うことができる。このことにより、固体発光素子332から発せられた光を拡散する。固体発光素子332から発せられた光は、指向性が強いので、局所的に照射される傾向にある。固体発光素子332から発せられた光を表面処理された保護用透光板351により拡散することによって、光の指向性を弱め、広い面積に均一に光を照射することができる。これは、特に光源ユニット101(照明装置100)をダウンライトとして使用する場合に有効である。
 なお、保護用透光板351は、その構成材料に拡散剤を添加することにより、固体発光素子332から発せられた光を拡散しても良い。さらに、この拡散剤を添加し構成した後、その表面又は/及び裏面に表面処理を行い、微細な凹凸を不均一に形成することで、拡散効果を高めても良い。
 接続ケーブル103は、電源装置5と基板331とを電気的に接続する電気ケーブルである。電源装置5において生成した直流を、基板331に設けられた配線用パッド51へと配電する。これにより、固体発光素子332へ直流が供給される。なお、接続ケーブル103と、配線用パッド51との接続には、実施の形態1にて説明した中継部品61を介した接続構造が適用される。
 反射ユニット354は、筐体部102が有する中空部356の内部に配置される。
 反射ユニット354には、反射面355が複数備えられている。図中に示すように、反射面355が保持面341に1対1に対向して配置されるように構成することが好ましい。ここで1つの反射面355に対し、複数の保持面341が対向するように設定されても良いが、固体発光素子332から発せられた光を開口部357に効率よく導くためには、反射面355が保持面341に1対1に対向して配置されるように構成することが好ましい。
 反射面355は対向する保持面341上に配置されている固体発光素子332から発せられる光を反射して、筐体部102の開口部357に備えられる保護用透光板351を介し、光源ユニット101の外部へと光を導く役割を担う。図34は、図29と同様、筐体部102の中心軸に沿った面における光源ユニット101の構造を示す断面図であり、光源ユニット101において固体発光素子332から発せられた光の軌跡を示すものである。
 このように、光源ユニット101においては、固体発光素子332から発せられた光を反射面355にて開口部357方向へ向け反射する。この光は、保護用透光板351を介し光源ユニット101の外部へと導かれ、照明に供される。
 ここで、反射面355の表面の傾斜に沿った軸である表面軸が筐体部102の中心軸に対してなす角度αは、任意であってよいが、適切に固体発光素子332から発せられる光を反射して、筐体部102の開口部357に備えられる保護用透光板351を介し、光源ユニット101の外部へと光を導くことができる角度であることが肝要である。
 角度αは、筐体部102の大きさなどに応じて決定してよいが、発明者らの試作によれば、概ね40度から50度の範囲であれば良好な結果が得られている。
 ここで、特開2007-80533号公報に開示されるLED照明器具においては、図35A及び図35Bに示すように下面に開口部が設けられた筐体1310と、周部に比べて中央部が凹んだドーム状であって、中央部を上側にして筐体1310内に収納された凹面鏡1314と、凹面鏡1314の周部に沿って、発光面を凹面鏡1314の中央部側にしてLED1302が複数配置される。その上でLED1302からの光を、凹面鏡1314で反射することによって、筐体1310の開口部を通して照明を行うとされている。
 しかしながら、特開2007-80533号公報に開示されるLED照明器具は、以下の点で問題点があると考えられる。それは、特開2007-80533号公報には明示されていないが、LED1302は基板上に実装し、その上でLED照明器具に配置することが一般的である。この際、平面状の基板に複数のLED1302を実装し、その上でLED照明器具に配置することが望ましい。このようにすることにより、製造に係るコストの削減を図ること等のメリットがある。しかしながら、特開2007-80533号公報に開示されるLED照明装置においては、図35A及び図35Bに記載されている通り、LED1302はキャップ部1312に取り付けられているものの、円周に沿って、発光面を凹面鏡1314の中央部側にして配置されている。したがって、LED1302を立体的に配置することが必要になる。
 そのため、上記のように平面状の基板に複数のLED1302を実装し、その上でLED照明器具内に配置することは困難であると考えられる。したがって、個々のLED1302毎に別の個体の基板に実装することが必要であると推定される。このことは、製造に係るコストの増大に直接的につながる。
 一方、光源ユニット101は、保持面341が筐体部102の中心軸の周方向に正多角形柱空間を形成するように(正多角形柱空間の側面となるように)配置される。また、光源ユニット101に使用する基板331は柔軟性を有するものであって、正多角形柱空間の側面を形成する全ての保持面341に対し、容易に密着配置することができる。すなわち、正多角形柱空間の側面(複数の保持面341)に沿って、基板331は配置され、故に1個体のみの基板331により光源ユニット101を構成することも可能となる。このことは、コスト削減へとつながる。
 また、光源ユニット101(照明装置100)は、従来品(従来ランプ類を用いて構成されていたダウンライト、スポットライト)にかわる照明装置である。そのため、光源ユニット101(照明装置100)には、明るさが従来品と同等以上であり、また大きさについては従来品と同等であることが求められる。
 まず、明るさについてであるが、固体発光素子332としてハイパワーLEDを採用する。この際多数個のハイパワーLEDを使用する必要がある。光源ユニット101は、多数個のハイパワーLEDを具備しており、故に明るさの要求を満たすことが可能である。
 ただし、上記のように多数個のハイパワーLEDを採用することで、照明装置の大きさが大きくなっては、大きさに対する要求を満たすことができない。そこで、光源ユニット101では、中空部356の側面である保持面341が固体発光素子332(ハイパワーLED)を保持する。
 ここで、保持面341の総和の面積は、筐体部102の底面343の面積より広くすることが容易にできる。よって、光源ユニット101は、筐体部102を大きくすることなく、コンパクトに多数個の固体発光素子332(ハイパワーLED)を配置することができる。そのため、上記大きさの要求にもこたえることができる。
 (実施の形態3の変形例1)
 本発明の実施の形態3の変形例1に係る光源ユニット421が、光源ユニット101と異なる点は、反射ユニット354が反射ユニット422に変更されるのみである。よって、そのほかの構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。
 図36は、光源ユニット421の筐体部102の中心軸に沿った面の構造を示す断面図である。反射ユニット422には、反射ユニット354と同様に保持面341に対向するよう反射面423を備える。この反射面423には微細なディンプル形状(球面状のへこみ)が備えられる。
 反射面423にこのような形状を設ける理由であるが、固体発光素子332から発せられる光を拡散するためである。光の指向性を緩和する目的で設けられる。
 (実施の形態3の変形例2)
 本発明の実施の形態3の変形例2に係る光源ユニット431が光源ユニット101と異なる点は、反射ユニット354が反射ユニット432に変更されるのみである。よって、そのほかの構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。
 図37は、光源ユニット431の筐体部102の中心軸に沿った面の構造を示す断面図である。反射ユニット432には、反射ユニット354と同様に保持面341に対向するよう反射面433を備える。この反射面433には微細な凹凸形状が備えられる。
 反射面433にこのような形状を設ける理由であるが、実施の形態3の変形例1に示す光源ユニット421の反射面423と同様、固体発光素子332から発せられる光を拡散するためである。光の指向性を緩和する目的で設けられる。
 (実施の形態3の変形例3)
 本発明の実施の形態3の変形例3に係る光源ユニット441が光源ユニット101と異なる点は、反射ユニット354が反射ユニット442に変更されるのみである。よって、そのほかの構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。
 図38は、光源ユニット441の発光方向から見た平面図である。ここでは説明のため、保護用透光板351を取り外した状態で示している。
 反射ユニット442は、反射ユニット354と同様に保持面341に対向するよう反射面443を備える。この反射面443には、筐体部102の中心軸の周方向に凹面が設けられる。凹面が設けられることにより、固体発光素子332から発せられた光は凹面の焦点に集光されるが、焦点通過後は筐体部102の中心軸の周方向に発散される(焦点通過後の光が照明に供される)。
 このことにより、光源ユニット441は、筐体部102の中心軸の周方向の光の均一性を向上することができる。
 なお、上記においては筐体部102の中心軸の周方向に凹面を設けるとしたが、凸面であっても良い。この場合においてもほぼ同様の効果が得られる。
 また、反射面443の表面に、ディンプル形状、又は凹凸形状を備えてもよい。
 (実施の形態4)
 本発明の実施の形態4に係る光源ユニット451は、照明装置100において光源ユニット101と置き換えて使用できるものであって、反射面453が楕円弧形状となっている。楕円弧形状の楕円率を任意に設定することにより所望の配光特性が得られるという特徴を有している。
 本発明の実施の形態4にかかる光源ユニット451が、光源ユニット101と異なる点は、反射ユニット452のみである。そのほかの構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
 図39は、光源ユニット451の外観を示す斜視図であり、図40は、光源ユニット451を図39のO方向(発光方向側)から見た平面図である(説明のため、保護用透光板351は取り外された状態を示している)。図41及び図42は、筐体部102の中心軸に沿った面における構造を示す断面図である。
 反射ユニット452は、反射ユニット354と同様、保持面341に対向するよう反射面453を備える。反射面453は、固体発光素子332を一方の焦点とし、その長辺軸と筐体部102の中心軸とのなす角βが、所定の範囲内である楕円弧形状となっている(図41参照)。
 長辺軸と筐体部102の中心軸とのなす角βは、筐体部102の形状等に基づき任意に設定してよいが、発明者らの試作においては、概ね40度~50度の範囲であれば良好な結果が得られている。
 ここで、光源ユニット451においては、反射面453の楕円率を設定することにより照明範囲(配光特性)を任意に設定することが可能であるという特徴を有している。なお、楕円率とは、楕円(楕円弧形状)の短半径と長半径との比である。このことを、反射ユニット452に替わり、反射面453-1を有する反射ユニット452-1を使用した光源ユニット451-1と比較することにより説明する。図43及び図44は、光源ユニット451-1における筐体部102の中心に沿った面における構造を示す断面図である。
 反射面453と、反射面453-1との相違点であるが、楕円率が異なる点である。反射面453の楕円率は、反射面453-1の楕円率と比較して大きな値となっている。
 この場合において、図42、及び図44に示す光の軌跡の通り、固体発光素子332から発せられ、反射面453により反射された光は、反射面453-1に反射された光と比べより広い範囲に向け届けられる。すなわち、照明範囲が広くなる。
 したがって、光源ユニット451においては、反射面453の楕円率を所望の照明範囲(配光特性)に応じて設定する。このことにより、容易に所望の照明範囲(配光特性)を得ることができる。
 ただし、この際、楕円(楕円弧形状)の一方の焦点を固体発光素子332としているが、他方の焦点454(454-1)の位置を、開口部357付近、又は開口部357の外側(光源ユニット101の外部かつ発光方向側)に設定することが必要である。すなわち、焦点454(454-1)の位置が、開口部357付近、又は開口部357の外側となるよう楕円率を設定する必要がある。
 この理由であるが、固体発光素子332より発せられ、焦点454(454-1)に集光された光は、図42、及び図44に示す光の軌跡の通り、焦点454(454-1)通過後において再び広がる(発散する)。そのため、もし焦点454(454-1)を、中空部356内部に設定した場合、焦点454(454-1)に集光された光が中空部356内部で再び広がってしまい、反射面453(453-1)以外の部分(保持面341等)に当該光が接触することになる。このことは、所望の照明範囲(配光特性)を得られない原因となり、また固体発光素子332により発せられた光のロスへとつながってしまうためである。
 なお、反射面453に、ディンプル形状又は凹凸形状を設けることで固体発光素子332から発せられる光を拡散しても良い。また、反射面453の筐体部102の中心軸の周方向に凹面、又は凸面を設けることにより、筐体部102の中心軸の周方向の光の均一性を向上しても良い。
 (実施の形態5)
 本発明の実施の形態5に係る光源ユニット511は、照明装置100の光源ユニット101と置き換えて使用できるものであり。ベアチップ半導体513から発せられる光を利用したものである。ベアチップ半導体513は、稠密に配置することができるという特徴を有している。そのため各保持面341に発光色の異なるベアチップ半導体513を複数稠密に備え、これらを発光色毎に独立に発光制御することにより、所望の色調を得られるという特徴を有している。
 本発明の実施の形態5にかかる光源ユニット511が、光源ユニット101と異なる点は、基板331が基板512に変更される点と、固体発光素子332がベアチップ半導体513に変更される点のみである。そのほかの構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
 図45は、光源ユニット511の外観を示す斜視図であり、図46は、光源ユニット511を図45のP方向(発光方向側)から見た平面図である(説明のため、保護用透光板351は取り外した状態を示している)。図47Aは、実装面方向から見た基板512の構成を示す図である。図47Bは、側面方向から見た基板512の構成を示す図である。
 基板512の基板331との相違点は、配線層363が配線層531に変更される点のみである。その他の構成は基板331と同一であり、よって同一符号を付し説明を省略する。
 配線層531は、ベアチップ半導体513が配置できるよう実装パッド(不図示)が設けられ、実装パッド(不図示)上にベアチップ半導体513が実装されている。
 ベアチップ半導体513は、各保持面341に対し同一個数(ここでは9個のベアチップ半導体513が備えられるとしたが、これに限定されない。)が配置できるよう基板512に配置される。
 また、ベアチップ半導体513は、ハイパワーLEDにも使用されるLEDベアチップを採用している。このようなLEDベアチップは、光度の高い発光ができ、照明用途に適している。
 また、ベアチップ半導体513は、その組成により任意に発光色を設定できる。そのため、各保持面341に対し、同一の割合で発光色の異なる複数種類のベアチップ半導体513を配置し、種類毎に独立して発光制御(すなわち、種類毎に独立して供給する電力を設定)することも好ましい。
 例えば、3種類のベアチップ半導体513a、513b及び513cを3個ずつ各保持面341に配置できるように実装パッド(不図示)上に実装する。513aを青色発光、513bを赤色発光、513cを緑色発光とすることにより、光源ユニット511においては、任意の発光色を実現することが可能となる。
 このことは、光源ユニット511をシーン(時刻、季節等)に応じた発光色とすることができるということであり、その利用者に対し利便性を提供することへとつながる。
 なお、本発明の照明装置1、100は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で自由に変更して実施することができる。
 例えば、弾性体34、35、36をニトリルゴム、フッ化ゴム等耐腐食性を有する材料により構成することにより、照明装置1(光源ユニット2)を腐食性ガス環境下等においても使用できる照明装置とすることができる。なおこの際は、管体10もガラスを使用するなど耐腐食性を有する材料により構成することが肝要である。
 また、照明装置1のキャップ3a、3bに放熱フィン(不図示)を取り付けることにより、照明装置1の放熱性を更に高めてもよい。
 また、光源ユニット2において、弾性体34を介し底面39aと端面21aとは密着配置され、同様に弾性体34を介し底面39bと端面21bとは密着配置されること等を条件に、挿入部37a、37bを、断面コの字形状以外の形状としてもよい。例えば、断面L字形状であっても良い。
 また、電源装置5は、商用電源191を用いて固体発光素子332に電源供給する直流電力を生成するタイプとしたが、直流電源(不図示)を用いて固体発光素子332に電源供給する直流電力を生成するタイプとしてもよい。
 この場合においても、筐体151を樹脂製とし、その開口部159には金属製のプレート152を取り付け、プレート152には、所定の回路素子群(発熱素子153a、153b、153c、一般素子154、及び巻線素子163)のうち、発熱素子153a、153b、153cの放熱電極171のみが接触すると共に、プレート152と放熱電極171とを密着配置することが好ましい。このことにより、発熱素子153a、153b、153cにおいてロスとして発生する熱を適切に放熱できる。さらに、筐体151が樹脂ケースであるがため、何らかの衝撃があっても、所定の回路素子群(発熱素子153a、153b、153c、一般素子154、及び巻線素子163)の不要な部分が、金属製であるプレート152に接触することを防ぐことができる。
 また、電源装置5の筐体151を金属により構成する場合は、基板155の他方の面に対向する中空構造158の面に絶縁シート(不図示)等の電気的絶縁体を貼付することが好ましい。このようにすることにより、特に電気的短絡の発生が危惧される部分である基板155の他方の面において電気的短絡が発生することを防止することができる。
 また、電源装置5のプレート152と器具8等の部材との間に、両面テープ(不図示)などを挟みこみ、密着性を高めることが望ましい。なお、この場合、両面テープを使用する場合には、基材を含まないものを選択することが肝要である。
 また、光源ユニット511において、反射ユニット354は、反射ユニット422、432、442及び452等に変更できることはいうまでもない。
 また、光源ユニット451において、その楕円弧形状の楕円率の異なる複数の反射領域を有する反射ユニット(反射面)を用いてもよい。その上で、反射に供する反射領域を選択可能とすることで、配光特性を必要に応じて選択することができる光源ユニット451を実現することができる。
 本発明は、照明装置に適用でき、特に、光源にLEDなどの固体発光素子を用いた照明装置に適用できる。

Claims (16)

  1.  固体発光素子を具備する光源ユニットと、交流電源を利用し前記光源ユニットに対し電源供給を行う電源ユニットとを含み構成される照明装置であって、
     前記電源ユニットは、
     前記交流電源から前記固体発光素子に電源供給する電力を生成する所定の回路素子群と、
     長方形状であり、前記所定の回路素子群を保持する保持手段と
     を備え、
     前記所定の回路素子群には、
     巻線素子と、
     放熱電極を有する整流素子、及びスイッチング素子とが含まれ、
     前記巻線素子の中心軸は、前記保持手段の長辺方向と所定の角度を有した状態で配置されると共に、
     前記放熱電極は、所定の厚みを有し金属からなるプレートと密着し配置される
     ことを特徴とする照明装置。
  2.  前記整流素子、及び前記スイッチング素子のうち、少なくとも2つは、
     近接して配置されると共に、前記放熱電極が、単一の固定プレートにより前記プレートに密着するよう固定される
     ことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
  3.  前記プレートは、面積が該プレートの裏面の面積より大きい金属からなる部材に密着配置される
     ことを特徴とする請求項1又は2に記載の照明装置。
  4.  前記部材とは、前記光源ユニットが取り付けられる器具である
     ことを特徴とする請求項3に記載の照明装置。
  5.  前記プレートは、所定の固定部材にて前記部材に複数箇所固定される
     ことを特徴とする請求項3又は4に記載の照明装置。
  6.  前記プレートは、長方形状であり、
     前記プレートが、前記所定の固定部材にて前記部材に固定される箇所は、
     前記プレートの長辺方向の一方の端部かつ、短辺方向の中心部と、
     前記プレートの長辺方向の他方の端部かつ、短辺方向の中心部と、
     前記プレートの長辺方向の中心部かつ、短辺方向の端部である
     ことを特徴とする請求項5に記載の照明装置。
  7.  前記所定の回路素子群の一部の回路素子は、前記保持手段の一方の保持面に保持され、
     前記所定の回路素子群の残余の回路素子は、前記保持手段の他方の保持面に保持され、
     前記一部の回路素子には、前記巻線素子、前記整流素子、及び前記スイッチング素子が全て含まれるとともに、
     前記残余の回路素子は、保持時の高さが任意値以下である
     ことを特徴とする請求項1~6の何れか1項に記載の照明装置。
  8.  前記他方の保持面は、絶縁体より構成される面に対して、前記任意値の間隔を介して対向して配置される
     ことを特徴とする請求項7に記載の照明装置。
  9.  前記光源ユニットは、さらに、
     前記固体発光素子が実装面に実装される実装基板と、
     貫通孔を有し、前記電源ユニットにより行われる電源供給を送電する送電手段と、
     前記実装基板に設けられたパッド部と前記送電手段とを電気的に接続するチップ部品と
     を備え、
     前記チップ部品は、
     金属により構成され、前記パッド部に接続される平面状の第1部材と、
     金属により構成され、前記第1部材の前記パッド部に接続される面と反対の面の、前記第1部材の長手方向の両端に、前記第1部材と垂直に接続される2つの尖塔部とを備え、
     前記2つの尖塔部は平面状であると共に、互いに同一の寸法かつ同一の形状であり、
     前記2つの尖塔部のいずれか一方が、前記貫通孔に挿入された状態で、半田付けにより前記送電手段と接合される
     ことを特徴とする請求項1~8の何れか1項に記載の照明装置。
  10.  前記光源ユニットは、さらに、
     前記実装基板の非実装面が密着配置される筐体手段と、
     透光性を有し前記筐体手段に装着される筒状、かつ両端面が開口した透光手段と
     を備え、
     前記筐体手段には、
     前記透光手段の前記両端面が各々挿入される断面がコの字状の溝である2つの挿入部
     が形成され、
     前記透光手段の長さを距離aと、前記2つの挿入部の底面間の距離を距離bと、前記2つの挿入部の上面間の距離を距離cとした場合の大小関係が、
     距離b>距離a>距離c
     であると共に、
     前記透光手段の一方の端面と、前記2つの挿入部のうち該端面が挿入される側の底面とは、及び前記透光手段の他方の端面と、前記2つの挿入部のうち該端面が挿入される側の底面とは、所定の弾性体を介し密着配置される
     ことを特徴とする請求項9に記載の照明装置。
  11.  前記所定の弾性体とはゴムスポンジである
     ことを特徴とする請求項10に記載の照明装置。
  12.  所定の環境温度範囲内において、常に、
     距離b>距離a>距離c
     の大小関係が維持され、かつ、前記透光手段の一方の端面と、前記2つの挿入部のうち該端面が挿入される側の底面との、及び前記透光手段の他方の端面と、前記2つの挿入部のうち該端面が挿入される側の底面との、前記所定の弾性体を介する密着配置が維持される
     ことを特徴とする請求項10又は11に記載の照明装置。
  13.  前記2つの挿入部の底面の幅は、前記透光手段の壁面の厚みに対し、所定値以上広い
     ことを特徴とする請求項10~12の何れか1項に記載の照明装置。
  14.  前記2つの挿入部の壁面は、前記透光手段と任意の弾性体を介してのみ接触する
     ことを特徴とする請求項10~13の何れか1項に記載の照明装置。
  15.  前記任意の弾性体は、前記所定の弾性体に対し、硬質の弾性体により構成される
     ことを特徴とする請求項14に記載の照明装置。
  16.  前記筐体手段は金属により構成される
     ことを特徴とする請求項10~15の何れか1項に記載の照明装置。
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