WO2014006794A1 - ランプ及び照明装置 - Google Patents

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led
lamp
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仕田 智
永井 秀男
井上 誠
崇之 今井
隆在 植本
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a lamp and a lighting device using a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode (LED) as a light source.
  • a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode (LED) as a light source.
  • an LED lamp a lamp using high-efficiency long-life LED (hereinafter referred to as an LED lamp) has been proposed as a bulb-shaped LED lamp replacing a incandescent lamp.
  • a mounting substrate on which a large number of LEDs are mounted is attached to the other end of the case provided with a base at one end, and a lighting circuit unit receiving power from the base and lighting the LED is accommodated in the case.
  • the LED generates heat by lighting up (emitting light). If this heat causes the LED to excessively heat up, the light emission efficiency of the LED may be reduced or the life of the LED may be shortened. From such a thing, various measures are taken in order to prevent the excessive temperature rise of LED during lighting.
  • Patent Document 2 a heat dissipation groove is provided on the surface of a metal case so that the heat transmitted from the mounting substrate to the case during lighting can be efficiently released.
  • the case is used as a heat sink.
  • JP 2006-313717 A JP, 2010-003580, A
  • An object of the present invention is to provide a lamp and a lighting device of a novel configuration that can cope with weight reduction without causing an increase in thermal load on the lighting circuit unit.
  • a lamp includes a base for receiving power, a cylindrical case with the base mounted at one end, a base for closing the other end of the case, and A semiconductor light emitting element mounted on the surface located on the outer side of the base, a globe covering the semiconductor light emitting element and mounted on the other end side of the case, received in the case and receiving power via the mouthpiece
  • a lighting circuit unit for lighting the semiconductor light emitting element, the case is made of a resin material, and the lighting circuit unit is a current in the forward direction in which the junction temperature of the semiconductor light emitting element during rated lighting is 100.degree.
  • a current equal to or less than a value is supplied to the semiconductor light emitting element.
  • a lighting device includes a lamp and a lighting fixture for mounting the lamp and lighting the lamp, and the lamp has the above configuration.
  • the case since the case is made of a resin material, the case can be made lighter than when made of a metal material.
  • a current equal to or less than the forward current at which the junction temperature of the semiconductor light emitting device during rated lighting is 100 ° C. is supplied to the semiconductor light emitting device, the temperature of the semiconductor light emitting device does not excessively rise. Therefore, the heat load on the lighting circuit unit in the case does not increase either.
  • FIG. 1 It is the front view which notched some LED lamps in 1st Embodiment. It is a top view of the LED module in 1st Embodiment. It is a top view of a base in a 1st embodiment. It is a front view of a base in a 1st embodiment. It is a longitudinal cross-sectional view of the case in 1st Embodiment. It is a figure which shows the example of mounting of the LED lamp in 1st Embodiment. It is a circuit block diagram in the Example of the LED lamp in 1st Embodiment. It is sectional drawing of the illuminating device in 2nd Embodiment. It is a top view of the LED module concerning modification 1 It is a top view of the LED module concerning modification 2.
  • FIG. 1 It is a top view of the LED module concerning modification 2.
  • FIG. 16 is a plan view of an LED module according to a third modification.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of a base according to Modified Example 4; It is a figure explaining modification 5, (a) is a top view of a LED module with which a pedestal concerning modification 5 is equipped, and (b) is a sectional view of a pedestal concerning modification 5.
  • FIG. It is a figure explaining the modification 6, and is a perspective view which removed a glove. It is explanatory drawing of the base which concerns on the modification 6.
  • FIG. It is an expanded view of a LED module.
  • the lamp according to one aspect of the present invention includes a base for power reception, a cylindrical case with the base mounted at one end, a base that closes the other end of the case, and a surface located outside the base.
  • a lighting circuit unit is provided, the case is made of a resin material, and the lighting circuit unit is configured such that a current equal to or less than a forward current value at which a junction temperature of the semiconductor light emitting element during rated lighting becomes 100.degree. Supply to the light emitting element.
  • the other end of the case is thermally connected to the base, and the temperature of the portion of the base thermally connected to the other end of the case during the rated lighting is 85 ° C. or less is there.
  • a lighting device includes a lamp and a lighting device mounted and lit with the lamp, wherein the lamp is the lamp having the above configuration.
  • the LED lamp 1 is, as shown in FIG. 1, a base 3 for receiving power, a cylindrical case 5 with the base 3 mounted at one end, and a base mounted to the case 5 in a state of closing the other end of the case 5 A pedestal 7, an LED module 9 mounted on the main surface (surface located on the outer side) opposite to one end of the case 5 in the base 7, and a glove mounted on the other end side of the case 5 covering the LED module 9 And a lighting circuit unit 13 for supplying power to the LED module 9 using power received from the base 3 and housed in the case 5.
  • Component configuration (1) LED module 9
  • FIG. 2 is a plan view of the LED module in the first embodiment.
  • the LED module 9 includes a mounting substrate 21 and a plurality of LEDs 23 (see FIG. 2) which are semiconductor light emitting elements.
  • the LEDs 23 are so-called bare chips, and are mounted on the mounting substrate 21 via bumps, for example.
  • the LED module 9 is equipped with the sealing body 25 which seals LED23.
  • the mounting substrate 21 has a disk shape.
  • the mounting board 21 is a so-called printed board, and has a wiring pattern for connecting the plurality of LEDs 23 in a predetermined connection form.
  • the mounting substrate 21 is made of a glass epoxy material, a resin material, a ceramic material or the like.
  • the LED 23 emits light of a desired wavelength. At this time, heat is involved.
  • the plurality of LEDs 23 are arranged in a matrix. The number of LEDs 23 in a row is different from the number of LEDs 23 in other rows adjacent in the column direction depending on the row.
  • the LED 23 is mounted on the wiring pattern of the mounting substrate 21 via bumps and electrically connected, for example, the LED is die-bonded to the mounting substrate and electrically connected to the wiring pattern by a metal wire. It is also good.
  • the sealing body 25 is for preventing moisture from intruding into the LED 23.
  • a resin material or the like is used as the sealing body 25.
  • the wavelength conversion material is mixed in a base material such as a resin material used for the sealing body 25.
  • the LED module 9 is mounted on the base 7.
  • the mounting substrate 21 is mounted in the recess 31 on the upper surface of the base 7 so as to be fitted.
  • the mounting is performed by a method using screws (screwing), a method using engaging means (engaging), a method using an adhesive, a combination of these, and the like.
  • an adhesive is used.
  • the base 7 comprises an end wall 33 and a peripheral wall 35 as also shown in FIGS. 1, 3 and 4.
  • a resin material of PET polyethylene terephthalate
  • This resin material is excellent in heat resistance.
  • the end wall 33 will be described.
  • the surface (upper surface) of the end wall 33 corresponds to the upper surface on which the above-described recess 31 is formed.
  • a mounting portion for mounting the LED module 9 is present on the surface of the end wall 33.
  • the end wall 33 has a recess 31 for holding (preventing movement) the LED module 9 during mounting.
  • the end wall 33 has two through holes 39 for the connection cable 37 that connects the LED module 9 and the lighting circuit unit 13.
  • the peripheral wall 35 of the base 7 will be described. As shown in FIGS. 1 and 4, the peripheral wall 35 is provided with fixing means for fixing the lighting circuit unit 13.
  • a method using a screw, a method using an adhesive, a method using an engagement means, a method combining these, or the like can be used.
  • the engagement means is used.
  • FIG. 4 only the circuit board 61 is shown by a broken line in order to show the lighting circuit unit 13 mounted on the base 7.
  • Fixing of the lighting circuit unit 13 is performed by using the board supporting portion 41 supporting the circuit board 61 of the lighting circuit unit 13 from the end wall 33 side and the board engaging portion 43 engaging with the surface of the circuit board 61 on the base 3 side.
  • a pair of contact portions 45 that contact the peripheral edge of the circuit board 61 are formed.
  • the peripheral wall 35 is provided with attachment means for attaching the base 7 to the case 5.
  • the mounting means here uses two methods, one using an adhesive and the other using an engaging means. Although two methods are used here, either one may be used or another method (for example, a method using a screw) may be used.
  • the peripheral wall 35 has a flange portion 47 extending in the radial direction over the entire circumference at the end edge which is the outer periphery and on the opening side (the side opposite to the end wall 33).
  • the ridge portion 47 extending around the entire circumference prevents the leakage (flowing-down) of the adhesive 85 disposed between the peripheral wall 35 and the case 5 as shown in FIG.
  • the collar part 47 is engaged with the engaging part 55 (refer FIG. 5) of case 5, and is also an engaging part by the side of the base 7. As shown in FIG.
  • the collar portion 47 is provided with a rotation restricting means 49 for restricting the rotation of the base 7 with respect to the case 5.
  • the rotation restricting means 49 is constituted by a pair of restricting convex portions 49 a and 49 b formed on the left and right sides of the position corresponding to the engaging portion 55 of the case 5.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the case in the first embodiment.
  • the case 5 has a cone shape, and a cylindrical portion with a large opening (hereinafter, simply referred to as “large diameter cylindrical portion”) 51 fits over the peripheral wall 35 of the base 7.
  • a cap 3 as shown in FIG. 1 is attached to a small-diameter cylindrical portion (hereinafter simply referred to as “small diameter cylindrical portion”) 53 having an opening.
  • small diameter cylindrical portion 53 having an opening.
  • an engagement portion 55 engaged with a collar portion (engagement portion) 47 formed on the peripheral wall 35 of the base 7 is opposed to the central axis of the case 5 A pair is formed.
  • 5 shows the longitudinal cross section of the case 5, only one engaging portion 55 appears.
  • An attachment means for attaching the base 3 is provided on the outer periphery of the small diameter cylindrical portion 53.
  • the mounting means can be performed by a method of using an adhesive, a method of using a screw, a method of using a caulking, a method of combining these, or the like.
  • the base 3 is a screw (Edison) type, A screw method using the shell portion 71 of the base 3 is adopted.
  • the outer periphery of the small diameter cylindrical portion 53 is a screw portion 57 screwed to the shell portion 71 of the mouthpiece 3.
  • Lighting circuit unit 13 includes a circuit board 61 and various electronic components 63 and 65, as shown in FIG.
  • the lighting circuit unit 13 includes a rectifier circuit that rectifies commercial power (AC) received through the base 3 and a smoothing circuit that smoothes the rectified DC power.
  • the smoothed DC power is converted into a predetermined voltage by a step-up / step-down circuit, if necessary.
  • the circuit board 61 includes an insulating plate, a wiring pattern, and connection terminals.
  • the insulating plate here is in the form of a disc as a whole.
  • the rectifier circuit is constituted by a diode bridge, and the smoothing circuit is constituted by a capacitor.
  • These electronic components 63 and 65 are mounted on the circuit board 61. Although the electronic components are present in addition to the reference numerals “63” and “65”, only the transformer 63 and the electrolytic capacitor 65 are indicated for convenience of the drawing.
  • the lighting circuit unit 13 and the base 3 are connected by a wiring cable.
  • Base 3 The base 3 has a function as a mounting unit for mounting the LED lamp 1 to a lighting fixture, and a function as a power receiving unit for receiving power from a socket of the lighting fixture.
  • the base 3 is of the same type as the base used for general light bulbs.
  • the base 3 is, for example, an Edison type (screwed type), and includes a shell portion 71, an eyelet portion 73, and an insulating portion 75 for securing insulation between the shell portion 71 and the eyelet portion 73.
  • (6) Glove 11 The globe 11 has a function of protecting the LED module 9. For this reason, the glove 11 is attached to the case 5 in a state of covering the LED module 9.
  • the glove 11 is made of a translucent material. Examples of usable translucent materials include glass materials and resin materials.
  • the glove 11 is, for example, the same type A as the bulb of a compact fluorescent lamp.
  • the glove 11 is attached to the case 5 and the base 7.
  • a method using a screw, a method using an adhesive, a method using an engagement means, and the like can be used.
  • the open end 81 of the glove 11 is inserted into the gap between the peripheral wall 35 of the base 7 and the case 5, and is fixed by the adhesive 85.
  • the LED module 9 emits white light by using the LED 23 that emits blue light and phosphor particles that wavelength-converts blue light to yellow light. Phosphor particles as a wavelength conversion material are mixed in the sealing body 25.
  • FIG. 6 is a view showing an implementation example of the LED lamp.
  • the LED lamp 1 three LED groups ("20 LEDs" in the drawing) in which twenty LEDs 23 are connected in series are connected in parallel.
  • the lighting circuit unit 13 is configured such that the forward voltage Vf of each LED 23 is 3 [V] and the forward current If is 87.5 [mA].
  • a voltage of 60 [V] is applied to one LED group to emit a light flux of about 550 [lm], and a light flux of 1650 [lm] is emitted as the LED module 9.
  • the lighting state at this time is rated lighting, and the junction temperature Tj of each LED is about 100 [° C.].
  • the power supplied to the LED module 9 is determined by the relationship between the actual junction temperature Tj of the LED 23 at this time and the forward current / forward voltage (this is necessary). If you do, create a lamp with a different number of LEDs and perform similar tests to determine the power).
  • the temperature of the base 7 to which the LED module 9 is attached is 100 ° C. or less, and the temperature of the case 5 connected to the base 7 is 85 ° C. or less. Materials can be used.
  • the twenty LEDs 23 constituting one LED group are mounted in three rows of six, eight and six, and by repeating this three rows three times, the 60 LEDs 23 are It is connected by 20 straight and 3 parallel. That is, the 60 LEDs 23 are divided into 9 rows, of which the second, fifth and eighth rows in the row direction (direction orthogonal to the rows) are composed of eight LEDs 23 and the other The row is composed of six LEDs 23.
  • the LED 23 is a square of 390 ⁇ m ⁇ 390 ⁇ m in plan view, and has a height of 520 ⁇ m.
  • the distance A between adjacent LEDs 23 in the direction of six or eight in one row of each LED group is 1.6 [mm], and the distance B between adjacent rows is 2.0 [mm] ( See Figure 2).
  • FIG. 7 is a circuit configuration diagram of the LED lamp in the embodiment.
  • the LED lamp 1 converts the power received via the base 3 into a predetermined power and supplies it to the LED module 9.
  • the lighting circuit unit 13 converts the received power into a predetermined power.
  • the lighting circuit unit 13 includes a rectifier circuit 101, smoothing circuits 103 and 105, and a power conversion circuit 107.
  • the rectifier circuit 101 converts the alternating current received through the base 3 into a direct current.
  • the rectifier circuit 101 is configured of a diode bridge composed of four diodes.
  • the smoothing circuit 103 smoothes the rectified pulse flow.
  • the smoothing circuit 103 is configured of an electrolytic capacitor 65.
  • the power conversion circuit 107 is a step-down circuit.
  • the step-down circuit includes a transformer 63, a switching element 111, and an IC unit 113, and is a so-called isolated flyback converter.
  • the transformer 63 has a primary coil and a secondary coil, and the number of turns of each other is determined by the voltage value to be converted.
  • the switching element 111 is for turning on / off the current flowing through the primary coil, and is turned on / off by a signal from the IC unit 113.
  • the signal from the IC unit 113 is a rectangular signal, and the current of the primary coil is adjusted by changing the duty ratio.
  • a direct current corresponding to the primary coil is output to the secondary coil.
  • the smoothing circuit 105 smoothes the direct current output from the secondary coil, and the capacitor 115 is used.
  • a voltage of 60 V and a current of 262.5 mA are applied to the LED module 9 from commercial power. It can be supplied.
  • Second Embodiment In the first embodiment, in particular, an LED lamp has been described, but the present invention can also be applied to a lighting apparatus using the LED lamp.
  • the LED lamp 1 according to the first embodiment is attached to a lighting fixture (which is a downlight type) will be described.
  • FIG. 8 is a schematic view of a lighting device according to a second embodiment.
  • the lighting device 201 is attached to, for example, the ceiling 202 and used.
  • the illuminating device 201 is equipped with the LED lamp 1 and the lighting fixture 203 which mounts the LED lamp 1 and makes it light / extinguish, as shown in FIG.
  • the lighting fixture 203 includes, for example, a fixture body 205 attached to the ceiling 202 and a cover 207 attached to the fixture body 205 and covering the LED lamp 1.
  • the cover 207 is an open type in which the lower surface is open here, and has a reflective film 211 on its inner surface that reflects the light emitted from the LED lamp 1 in a predetermined direction (here, the lower side).
  • the fixture body 205 includes a socket 209 to which the base 3 of the LED lamp 1 is attached (screwed), and the LED lamp 1 is supplied with power via the socket 209.
  • the lighting fixture here is an example, and for example, the lighting fixture may have a closed cover without the open cover 207, or the posture in which the LED lamp faces sideways (LED lamp
  • the lighting apparatus may be illuminated in a posture in which the central axis of the LED lamp is horizontal) or in an inclined posture (in which the central axis of the LED lamp is inclined with respect to the central axis of the lighting apparatus).
  • the lighting device is a direct attachment type in which the lighting fixture is mounted in contact with the ceiling or wall, but it is an embedded type in which the lighting fixture is mounted in a state of being embedded in the ceiling or wall It may be a hanging type that can be hung from the ceiling by an electric cable of a lighting fixture.
  • the lighting apparatus here lights one mounted LED lamp 1, it may be such that a plurality of, for example, three LED lamps are mounted.
  • the structure of this invention was demonstrated based on 1st and 2nd embodiment, this invention is not limited to the said embodiment.
  • the LED lamp according to the first embodiment or the partial configuration of the illumination device according to the second embodiment and the configuration according to the following modification may be combined as appropriate. .
  • LED Lamp The LED lamp described in the first embodiment constitutes an envelope with the base 3, the case 5 and the globe 11, and the overall shape of the envelope is the same as the A type of the bulb-type fluorescent lamp .
  • the LED lamp may be another type of bulb-type fluorescent lamp, for example G type.
  • the overall shape of the LED lamp may be close to that of a light bulb, or may be completely different from that of the light bulb.
  • resin materials that can be used as the material of the case include PBT (polybutylene terephthalate), epoxy resin, silicone resin, plastic, polyvinyl chloride resin, acrylic resin, and the like.
  • the LED module 9 is fixed with the adhesive 85 to the peripheral wall 35 of the base 7 on which the LED module 9 is mounted, and is in direct contact with the peripheral wall 35 of the base 7
  • the inner circumferential surface of the case and the peripheral wall of the base may be configured directly. Even in this case, the junction temperature of the LED during steady lighting is set to 100 ° C. or lower (a forward current of 100 ° C. or lower is supplied), so the case temperature is also 100 ° C. ] It does not become more than, It can comprise with a resin material.
  • the case of the first embodiment does not have grooves (so-called heat dissipating fins) capable of increasing the surface area on the outer peripheral surface, but may have grooves. Thereby, the heat dissipation characteristics can be improved.
  • Shape The case 5 in the first embodiment has a shape having the large diameter cylindrical portion 51, the small diameter cylindrical portion 53 and the inclined cylindrical portion 54, that is, a part of the portion not covered by the mouthpiece 3 There is a straight pipe in the large diameter cylindrical portion 51. However, it may have other shapes.
  • the portion not covered by the base may have a straight tubular shape (in this case, there is a step between the large diameter cylindrical portion and the small diameter cylindrical portion), and it is inclined. (In this case, the large-diameter cylindrical portion does not exist only in the inclined cylindrical portion).
  • the semiconductor light emitting element is the LED 23. However, for example, it may be an LD (laser diode), and an EL element (electric luminescence element ) May be. Also in this case, the junction temperature during rated lighting of the semiconductor light emitting element serving as the heat source may be lower than the temperature at which the resin material used for the case or the base is discolored.
  • the LEDs 23 are arranged substantially in a matrix on the mounting substrate 21.
  • the form of the arrangement (hereinafter also referred to as the arrangement form) is not particularly limited, and may be another arrangement form.
  • the arrangement form there are, for example, a matrix shape in which the angle at which the row direction and the column direction intersect is at an angle other than 90 degrees, or an annular shape such as an annular ring or a polygonal ring.
  • positioned LED cyclically is demonstrated as the modification 1.
  • FIG. 9 is a plan view of the LED module according to the first modification.
  • the LED module 301 includes a mounting substrate 303, a plurality of LEDs 305, and a sealing body.
  • illustration of the sealing body is omitted in order to explain the arrangement of the LEDs 305.
  • the mounting substrate 303 has a wiring pattern 307 for connecting a plurality of, in this case, 60 LEDs 305 in a predetermined connection form.
  • a plurality of, in this case, three, LEDs 305 are arranged concentrically.
  • the LEDs 305 are mounted on each concentric circle at equal intervals in the circumferential direction, and the intervals between the LEDs 305 mounted on concentric circles are different between concentric circles (different concentric circles) adjacent in the radial direction. That is, all the LEDs 305 on each concentric circle are mounted at intervals (angles) of 18 degrees in the circumferential direction.
  • the three concentric circles are in a positional relationship in which they are equally spaced in the radial direction.
  • the LEDs 305 arranged on the first and third concentric circles from the center side of the mounting substrate 303 are located on the same radial direction (straight line), and the center side
  • the LEDs 305 arranged on the second circumference are circumferentially offset by a half pitch (9 degrees).
  • LEDs 305 are mounted on each concentric circle, and a total of 60 LEDs 305 are mounted on the mounting substrate 303.
  • One concentric 20 LEDs 305 are connected in series, and this series connected LED group is connected in parallel with other radially adjacent LED group.
  • twenty series and three parallel circuits are provided.
  • the wiring pattern 307 has 20 LEDs 305 connected in series on each concentric circle, and has a connection pattern 307a for connecting adjacent LED groups in parallel, and a terminal portion 307b for connecting to the lighting circuit unit side. (1-3) Spacing In the first embodiment and the first modification, the spacing between adjacent LEDs is constant (the angle is constant in the circumferential direction, and the spacing is constant in the radial direction). However, the spacing between adjacent LEDs may not be constant, may change with a certain regularity, or may change without regularity.
  • FIG. 10 is a plan view of the LED module according to the second modification.
  • the LED module 351 includes a mounting substrate 353, a plurality of LEDs 355, and a sealing body. Also in FIG. 10, illustration of the sealing body is omitted in order to explain the distance between the LEDs.
  • the mounting substrate 353 has a wiring pattern 357 for connecting a plurality of, in this case, 60 LEDs 355 in a 20-series 3-parallel connection form.
  • a plurality of the LEDs 355 are arranged concentrically in this case as well.
  • the regularity is such that the number of LEDs 355 mounted on the concentric circle increases from the concentric circle located inside closer to the center to the concentric circle located on the outside, etc.
  • the LEDs 355 are mounted at intervals.
  • the three concentric circles do not change in the radial direction as they move from the inside to the outside, but may change.
  • LEDs 355 are mounted at equal intervals in the circumferential direction on the innermost concentric circle 359a. Twenty LEDs 355 are mounted at equal intervals in the circumferential direction on the middle concentric circle 359b. Twenty-five LEDs 355 are mounted at equal intervals in the circumferential direction on the outermost concentric circle 359c.
  • the wiring pattern 357 connects 20 LEDs 355 in series across three concentric circles, and a connection pattern 357a for connecting adjacent LED groups in parallel, and a terminal portion 357b for connecting to the lighting circuit unit side.
  • the LED 23 is a bare chip type, but may be another type.
  • Other types include a shell type and an SMD type (surface mounting type).
  • an LED module mounting an SMD type LED will be described as a third modification.
  • FIG. 11 is a plan view of the LED module according to the third modification.
  • the LED module 401 includes a mounting substrate 403 and a plurality of SMDs 405.
  • the SMD 405 is mounted on the wiring pattern 407 of the mounting substrate 403 via a bump and is electrically connected.
  • One SMD 405 includes five bare chip type LEDs and is sealed by a sealing body. Five LEDs are connected in series.
  • the SMDs 405 are, as shown in FIG. 11, arranged in an annular shape (one circular shape). More specifically, they are mounted on the mounting substrate 403 at equal intervals (same angles) in the circumferential direction.
  • the wiring pattern 407 has a connection portion 407 a for connecting a plurality of SMDs 405 and a terminal portion 407 b for connection to the lighting circuit unit side.
  • the plurality of SMDs 405 are arranged in a single ring shape, but may be, for example, arranged in multiple ring shapes such as double (multiple concentric circles), or the first It may be arranged in a matrix as in the embodiment of. Furthermore, the mounting intervals of the plurality of SMDs may or may not be constant. That is, the SMD may be implemented as in the first modification or the second modification.
  • the mounting board 21 in the first embodiment has a circular disk shape in plan view. However, the mounting substrate may have another shape, for example, a polygon such as a triangle or a quadrangle, an oval shape, or an annular shape in plan view. Further, the number of mounting substrates is not limited to one, and may be two or more.
  • the thickness of the mounting substrate 21 is constant, it may be partially thick or thin.
  • the portion of the mounting substrate on which an LED, an SMD, and the like (hereinafter, referred to as “LED and the like”) may be thickened. More specifically, when the LED or the like is mounted in an annular shape, the portion corresponding to the circumference may be thickened. Thereby, the heat storage in the part which has mounted the LED etc. can be suppressed.
  • Sealing Body In the first embodiment, one sealing body 25 seals all the LEDs 23. However, the sealing body only needs to seal the LED, and the form is not relevant.
  • one LED may be sealed (the number of LEDs is the same as the number of encapsulants), and a predetermined number of LEDs of all the LEDs may be sealed. It may be sealed by the body.
  • the LED module 9 emits white light by using the LED 23 that emits blue light and phosphor particles that convert the wavelength of blue light, for example, semiconductor light emission of ultraviolet light emission It may be a combination of a device and phosphor particles of each color that emits light of three primary colors (red, green and blue).
  • the wavelength conversion material a material including a semiconductor, a metal complex, an organic dye, a pigment, or the like, which absorbs light of a certain wavelength and emits light of a wavelength different from the absorbed light may be used. 4.
  • the Edison-type base 3 is used, but other types, for example, a pin type (specifically, G-type such as GY, GX, etc.) may be used.
  • die 3 was attached to (joined) the case 5 by screwing with the screw part 57 of the case 5 using the screw of the shell part 71, the case by other methods It may be joined with Other methods include adhesive bonding, caulking bonding, press-in bonding, and the like, and two or more of these methods may be combined. 5.
  • the glove 11 is of A type, but may be of another type, for example, of a G type, an R type, or the like, or a shape completely different from the shape of a light bulb etc. It is also good.
  • the inner surface of the glove is not particularly described, for example, a diffusion process (for example, a process with silica or a white pigment) for diffusing light emitted from the LED module 9 may be performed.
  • a diffusion process for example, a process with silica or a white pigment
  • the glove may be made of a translucent material, and, for example, transparency and opacity are not particularly relevant.
  • the glove 11 is integral (made as one piece), but may be, for example, a combination (joined) of a plurality of members. 6.
  • the mounting portion of the LED module 9 is thinner at the end wall 33 of the base 7.
  • the mounting portion may be thicker, or the portion other than the mounting portion may be thicker. It is also good.
  • the base where the part to which the LED module 9 is attached is thick is referred to as the fourth modification, and the base where the part other than the part where the LED module is attached is thick is described as the fifth modification.
  • the mounting portion refers to a portion of the base in contact with the LED module.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a base according to a fourth modification.
  • the base 451 includes an end wall 453 and a peripheral wall 455 as in the case of the base 7 in the first embodiment. Although the lower portion of the peripheral wall 455 is not shown in FIG. 12, the configuration of the peripheral wall 455 is the same as the peripheral wall 35 of the base 7 of the first embodiment, and the description thereof is omitted here.
  • the end wall 453 has a thick portion 457 at its central portion.
  • the surface of the thick portion 457 is a mounting portion 459 for mounting the LED module (9).
  • the mounting portion 459 is recessed at the center of the thick portion 457, and the slide of the LED module (9) is restricted.
  • FIG. 13 is a view for explaining the fifth modification, (a) is a plan view of the LED module mounted on the base according to the fifth modification, and (b) is a cross section of the base according to the fifth modification FIG.
  • the LED module 471 shown in (a) of FIG. 13 is mounted on the base 473 as shown in (b) of FIG.
  • the LED module 471 has an opening 475 at the center and has an annular shape in plan view. Specifically, the opening 475 has a substantially circular shape in a plan view, and the LED module 471 has an annular shape.
  • the LED module 471 includes a mounting substrate 477, a plurality of LEDs 479 (see (b) in FIG. 13), and a sealing body 481.
  • the mounting substrate 477 has an annular shape.
  • the mounting substrate 477 has a wiring pattern on its surface.
  • the wiring pattern has a connection portion for connecting the plurality of LEDs 479 in a predetermined connection form, and a terminal portion 485 for connection of the wiring 483 from the lighting circuit unit.
  • the connection portion is covered by the sealing body 481, and as shown in (a) of FIG. 13, only the terminal portion 485 appears outside.
  • the sealing body 481 is provided in an annular shape with respect to the mounting substrate 477.
  • the form, number, and connection form of the LEDs are not particularly limited.
  • the base 473 has an end wall 491 as in the first embodiment.
  • the end wall 491 has an overhang 493 that projects into the opening 475 of the LED module 471, as shown in FIG. 13 (b).
  • the overhang portion 493 is thicker than the mounting portion 495 to which the LED module 471 is mounted.
  • a through hole 497 through which the wiring 483 from the lighting circuit unit side passes is provided in the overhang portion 493.
  • FIG. 14 is a view for explaining the sixth modification, and is a perspective view with the glove removed, FIG. 15 is an explanatory view of a base according to the sixth modification, and FIG. 16 is a developed view of the LED module is there.
  • the LED lamp 501 is, as shown in FIG. 14, the base 3, the case 5, the base 503, the LED module 505, the globe not shown, the lighting circuit accommodated in the case 5 and not appearing in FIG. It has a unit.
  • the structure of the LED lamp 501 which concerns on the modification 6 differs in the base 503 and the LED module 505 with respect to the LED lamp 1 which concerns on 1st Embodiment.
  • the base 503 and the LED module 505 will be described below.
  • the base 503 has a plurality of mounting surfaces on which the LED module 505 is mounted. In this example, there are 17 mounting surfaces. As shown in FIG. 15, the base 503 has a polygonal frustum shape, here, a shape close to an octagonal frustum, and a mounting surface is formed on the circumferential surface thereof.
  • the base 503 has a cylindrical tubular portion 507, a lid portion 509 for closing the upper end of the tubular portion 507, and an outer shell projecting outward from the lower end of the cylindrical portion 507. And a unit 511.
  • the cylindrical portion 507 has an octagonal cross-sectional shape.
  • the cylindrical portion 507 is composed of an octagonal cylindrical portion 507a and an octagonal pyramidal portion 507b, and a total of 16 surfaces of the peripheral surfaces are mounting surfaces.
  • the lid portion 509 has an octagonal shape when viewed from above, and has a through hole 513 at its center.
  • the outer surface of the lid portion 509 is a mounting surface on which the LED module 505 (LED 527) is mounted in a region excluding the through hole 513.
  • the outer collar portion 511 abuts on the inner circumferential surface of the case 5 when the base 503 is inserted into the case 5 from the outer collar portion 511 side.
  • the LED module 505 is mounted on a mounting surface formed on the outer peripheral surface of the base 503, as shown in FIG. Since there are a plurality of mounting surfaces (17 surfaces) of the base 503, a so-called flexible substrate having flexibility is used for the mounting substrate 515 of the LED module 505.
  • the mounting substrate 515 before mounting has a shape similar to the mounting surface when the base 503 is expanded as shown in FIG. Specifically, the mounting substrate 515 has a central portion 517 located at the center of the imaginary circle, and a plurality (eight) extending portions 519 radially extending from the central portion 517 at intervals in the circumferential direction. It consists of The central portion 517 has a through window 517 a corresponding to the through hole 513 of the base 503 at the center thereof.
  • the mounting substrate 515 has a flexible insulating plate 521 and a wiring pattern 523 formed on the surface of the insulating plate 521.
  • the wiring pattern 523 is for connecting the LEDs 527 in a predetermined connection form (for example, series, parallel, series-parallel, etc.).
  • a connector 525 for electrically connecting the wiring pattern 523 and the lighting circuit unit, and a plurality of LEDs 527 are provided on the surface of the mounting substrate 515.
  • the wiring connecting the wiring pattern 523 and the lighting circuit unit is drawn out from the inside of the base 503 using the through window 517 a of the mounting substrate 515 and the through hole 513 of the base 503.
  • the plurality of LEDs 527 are mounted on the surface of the mounting substrate 515 so as to be located on the mounting surfaces of the base 513.
  • the LEDs 527 shown in FIGS. 14 and 16 are sealed by a sealing body.
  • Lighting Circuit Unit (1) Circuit Configuration
  • the lighting circuit unit 13 in the embodiment includes the rectifier circuit 101, the smoothing circuits 103 and 105, and the power conversion circuit 107, and uses a step-down circuit as a power conversion circuit (voltage conversion circuit). .
  • a step-down circuit as a power conversion circuit (voltage conversion circuit).
  • another circuit may be used as the power conversion circuit.
  • Other circuits include a buck-boost circuit, a constant current circuit, a constant voltage circuit, and the like. When the voltage applied to the LED is higher than the commercial input voltage, the booster circuit is used.
  • the booster circuit there is, for example, a circuit using a transformer.
  • this is the distance between the back surface of the end wall 33 of the base 7 and the circuit board 61 of the lighting circuit unit 13 (“c” in FIG. 1). The larger the), the smaller the influence on the lighting circuit unit of the heat of the LED 23 during lighting.

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Abstract

 ランプは、受電用の口金と、口金が一端に装着された筒状のケースと、ケースの他端を塞ぐ基台と、基台の外側に位置する面に実装された半導体発光素子と、半導体発光素子を覆いケースの他端側に装着されたグローブと、ケース内に収容され且つ口金を介して受電して半導体発光素子を点灯させる点灯回路ユニットとを備え、ケースは、樹脂材料からなり、点灯回路ユニットは、定格点灯中における半導体発光素子のジャンクション温度が100℃となる順方向の電流値以下の電流を、前記半導体発光素子に供給する。

Description

ランプ及び照明装置
 本発明は、LED(Light Emitting Diode)等の半導体発光素子を光源とするランプ及び照明装置に関する。
 近年、省エネルギーの観点から、白熱電球に代替する電球形LEDランプとして、高効率・長寿命なLEDを利用するランプ(以下、LEDランプと記載する。)が提案されている。
 LEDランプは、例えば、多数のLEDを実装する実装基板が、一端に口金を備えるケースの他端側に装着され、口金から受電してLEDを点灯させる点灯回路ユニットがケース内に収容されてなる(特許文献1~2)。
 LEDは点灯(発光)により熱を発生する。この熱によりLEDが過度に温度上昇すると、LEDの発光効率が低下したり、LEDの寿命が短くなったりする。このようなことから、点灯中のLEDの過度な温度上昇を防止するために種々の対策が施されている。
 特許文献2では、金属製のケースの表面に放熱溝を設け、点灯中に実装基板からケースへと伝わった熱を効率良く放出させるようにしている。つまり、ケースをヒートシンクとして利用している。
特開2006-313717号公報 特開2010-003580号公報
 近年、LEDランプへの軽量化の要望が強くなっており、上記技術ではこの要望に応えることができない。つまり、ヒートシンクとしての金属製のケースを樹脂製ケースに置き換えると、ケースの放熱特性が悪くなってしまい点灯回路ユニットへの熱負荷が増大してしまうのである。
 本発明は、点灯回路ユニットへの熱負荷増大を招くことなく、軽量化に対応し得る新規構成のランプ及び照明装置を提供することを目的とする。
 上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係るランプは、受電用の口金と、前記口金が一端に装着された筒状のケースと、前記ケースの他端を塞ぐ基台と、前記基台の外側に位置する面に実装された半導体発光素子と、前記半導体発光素子を覆い前記ケースの他端側に装着されたグローブと、前記ケース内に収容され且つ前記口金を介して受電して前記半導体発光素子を点灯させる点灯回路ユニットとを備え、前記ケースは、樹脂材料からなり、前記点灯回路ユニットは、定格点灯中における前記半導体発光素子のジャンクション温度が100℃となる順方向の電流値以下の電流を、前記半導体発光素子に供給することを特徴としている。
 上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係る照明装置は、ランプと、前記ランプを装着して点灯させる照明器具とを備え、前記ランプは、上記構成を有することを特徴としている。
 上記の構成によれば、ケースを樹脂材料で構成しているので、ケースを金属材料で構成した場合よりも軽量できる。また、定格点灯中における半導体発光素子のジャンクション温度が100℃となる順方向の電流値以下の電流を半導体発光素子に供給しているため、半導体発光素子が過度に温度上昇することもない。したがって、ケース内の点灯回路ユニットへの熱負荷も増大することはない。
第1の実施形態におけるLEDランプの一部を切り欠いた正面図である。 第1の実施形態におけるLEDモジュールの平面図である。 第1の実施形態における基台の平面図である。 第1の実施形態における基台の正面図である。 第1の実施形態におけるケースの縦断面図である。 第1の実施形態におけるLEDランプの実装例を示す図である。 第1の実施形態におけるLEDランプの実施例における回路構成図である。 第2の実施形態における照明装置の断面図である。 変形例1に係るLEDモジュールの平面図である 変形例2に係るLEDモジュールの平面図である。 変形例3に係るLEDモジュールの平面図である。 変形例4に係る基台の断面図である。 変形例5を説明する図であり、(a)は変形例5に係る基台に装着されるLEDモジュールの平面図であり、(b)は変形例5に係る基台の断面図である。 変形例6を説明する図であり、グローブを外した斜視図である。 変形例6に係る基台の説明図である。 LEDモジュールの展開図である。
 本発明に係る一形態のランプは、受電用の口金と、前記口金が一端に装着された筒状のケースと、前記ケースの他端を塞ぐ基台と、前記基台の外側に位置する面に実装された半導体発光素子と、前記半導体発光素子を覆い前記ケースの他端側に装着されたグローブと、前記ケース内に収容され且つ前記口金を介して受電して前記半導体発光素子を点灯させる点灯回路ユニットとを備え、前記ケースは、樹脂材料からなり、前記点灯回路ユニットは、定格点灯中における前記半導体発光素子のジャンクション温度が100℃となる順方向の電流値以下の電流を、前記半導体発光素子に供給する。
 また、前記ケースの他端部は、前記基台と熱的に接続し、前記定格点灯中において、前記基台における前記ケースの他端部と熱的に接続する部分の温度が85℃以下である。
 一方、本発明に係る一形態の照明装置は、ランプと、前記ランプを装着して点灯させる照明器具とを備える照明装置において、前記ランプは、上記構成のランプである。
<第1の実施形態>
 以下、本発明をLEDランプに適用させた場合における実施形態を図1から図7を用いて説明する。
1.全体構成
 図1は、第1の実施形態におけるLEDランプの一部を切り欠いた正面図である。
 LEDランプ1は、図1に示すように、受電用の口金3と、口金3が一端に装着された筒状のケース5と、ケース5の他端を塞ぐ状態でケース5に装着された基台7と、基台7におけるケース5の一端と反対側の主面(外側に位置する面)に実装されたLEDモジュール9と、LEDモジュール9を覆いケース5の他端側に装着されたグローブ11と、ケース5内に収容され且つ口金3から受電した電力を利用してLEDモジュール9に給電する点灯回路ユニット13とを備える。
2.部品構成
(1)LEDモジュール9
 図2は、第1の実施形態におけるLEDモジュールの平面図である。
 LEDモジュール9は、図1に示すように、実装基板21と、半導体発光素子であるLED23(図2参照)複数とを備える。ここでは、LED23は、所謂、ベアチップであり、例えばバンプを介して実装基板21に実装されている。なお、LEDモジュール9は、LED23がベアチップタイプであるため、LED23を封止する封止体25を備える。
 実装基板21は、ここでは、図2に示すように、円板状をしている。実装基板21は、所謂プリント基板であり、複数のLED23を所定の接続形態で接続する配線パターンを有する。実装基板21は、ガラスエポキシ材料、樹脂材料、セラミック材料等から構成される。
 LED23は、所望の波長の光を発する。この際、発熱を伴う。LED23は複数あり、これらすべてにより、LEDランプ1に必要とされる光束を確保する。ここでは、複数のLED23は、行列状に配されている。なお、行中のLED23の数は、行によっては列方向に隣接する他の行中のLED23の数と異なっている。
 LED23は、実装基板21の配線パターンにバンプを介して実装されて電気的にも接続されていたが、例えば、LEDは、実装基板にダイボンドされ、金属ワイヤにより配線パターンと電気的に接続されてもよい。
 封止体25は、LED23に水分が侵入するのを防止するためのものである。封止体25としては、例えば、樹脂材料等が利用される。LED23から発せられる光の波長を変換する必要がある場合には、波長変換材料が封止体25に利用される樹脂材料等の母材に混入される。
 LEDモジュール9は、基台7上に装着される。ここでは、図1に示すように、基台7の上面の凹部31に実装基板21が嵌る状態で装着される。装着は、ネジを利用する方法(螺着)、係合手段を利用する方法(係着)、接着剤を利用する方法、これらの組み合わせ等により行われる。ここでは、接着剤を利用している。
(2)基台7
 図3は、第1の実施形態における基台の平面図であり、図4は、第1の実施形態における基台の正面図である。
 基台7は、図1、図3及び図4にも示すように、端壁33と周壁35とからなる。なお、基台7は、例えば、PET(ポリエチレンテレフタラート)の樹脂材料が使用されている。この樹脂材料は、耐熱性に優れる。
 まず、端壁33について説明する。この端壁33の表面(上面)は、上述の凹部31が形成されている上面に相当する。端壁33の表面にはLEDモジュール9を装着する装着部分が存する。端壁33は、LEDモジュール9を装着の際に保持する(移動規制する)ための凹部31を有する。また、端壁33は、図3に示すように、LEDモジュール9と点灯回路ユニット13とを接続する接続ケーブル37用の貫通孔39を2つ有する。
 次に、基台7の周壁35について説明する。この周壁35には、図1及び図4に示すように、点灯回路ユニット13を固定するための固定手段が設けられている。
 点灯回路ユニット13の固定は、ネジを利用する方法、接着剤を利用する方法、係合手段を利用する方法、これらを組み合わせた方法等を利用することができる。ここでは、係合手段を利用している。なお、図4では、基台7に装着された点灯回路ユニット13の様子を示すため、その回路基板61だけを破線で示している。
 点灯回路ユニット13の固定は、点灯回路ユニット13の回路基板61を端壁33側から支持する基板用支持部41と、回路基板61の口金3側の面に係合する基板用係合部43と、回路基板61の周縁に当接する当接部45がそれぞれ一対づつ形成されている。
 周壁35には、基台7をケース5に装着するための装着手段が設けられている。装着手段は、ここでは、接着剤を利用する方法と係合手段を利用する方法との2つを用いている。なお、ここでは2つの方法を用いているが、どちらか一方でもよいし、他の方法(例えば、ネジを利用する方法)を用いてもよい。
 周壁35は、その外周であって開口側(端壁33と反対側)の端縁に、径方向に張り出す鍔部47を全周に亘って有している。全周に亘る鍔部47は、図1に示すように、周壁35とケース5の間に配された接着剤85の漏れ(流下)を防ぐ。また、鍔部47は、ケース5の係合部55(図5参照)と係合し、基台7側の係合部でもある。
 鍔部47には、ケース5に対して基台7が回転するのを規制するための回転規制手段49が設けられている。回転規制手段49は、ケース5の係合部55に対応する位置の左右両側に形成された一対の規制凸部49a,49bにより構成される。
 一対の規制凸部49a,49bは、端壁33側(図4において上側)に突出している。一対の規制凸部49a,49b間に、ケース5の内周に形成されている係合部55が嵌るようになっている。
(3)ケース5
 図5は、第1の実施形態におけるケースの縦断面図である。
 ケース5は、図5に示すように、コーン状をし、開口の大きい筒部(以下、単に「大径筒部」という。)51が基台7の周壁35に被嵌する。また開口の小さい筒部(以下、単に「小径筒部」という。)53は、図1に示すような口金3が被着される。なお、大径筒部51と小径筒部53との間に、大径筒部51から小径筒部53に移るに従って細くなる傾斜筒部54がある。
 大径筒部51の内周には、基台7の周壁35に形成されている鍔部(係合部)47と係合する係合部55がケース5の中心軸を挟んで対向して一対形成されている。なお、図5は、ケース5の縦断面を示しているため、1つの係合部55だけが現れている。
 小径筒部53の外周は、口金3を装着するための装着手段が設けられている。装着手段は、接着剤を利用する方法、ネジを利用する方法、かしめを利用する方法、これらを組合せた方法等により行うことができる。ここでは、口金3がネジ(エジソン)タイプであり、
口金3のシェル部71を利用したネジ方法を採用している。具体的には、小径筒部53の外周が、口金3のシェル部71と螺合するネジ部57となっている。
(4)点灯回路ユニット13
 点灯回路ユニット13は、図1に示すように、回路基板61と各種の電子部品63,65とを含む。点灯回路ユニット13は、口金3を介して受電した商用電力(交流)を整流する整流回路と、整流された直流電力を平滑化する平滑回路とを備える。平滑された直流電力は、必要があれば、昇圧・降圧回路等により所定の電圧へと変換される。
 回路基板61は、絶縁板と配線パターンと接続端子とを備える。絶縁板は、ここでは、全体として円板状をしている。
 ここでは、整流回路はダイオードブリッジにより、平滑回路はコンデンサにより構成されている。これらの電子部品63,65は回路基板61に実装される。なお、電子部品は、符号を付した「63」、「65」以外にも存在するが、ここでは、図面の便宜上、トランス63と電解コンデンサ65にのみ符号を付している。なお、点灯回路ユニット13と口金3とは配線ケーブルにより接続されている。
(5)口金3
 口金3は、LEDランプ1を照明器具に装着するための装着手段としての機能と、照明器具のソケットから受電するための受電手段としての機能を有する。口金3は、一般電球に用いられている口金と同タイプのものが利用される。口金3は、例えばエジソンタイプ(ねじ込みタイプ)であり、シェル部71と、アイレット部73と、シェル部71とアイレット部73との絶縁性を確保するための絶縁部75とからなる。
(6)グローブ11
 グローブ11は、LEDモジュール9を保護する機能を有する。このため、グローブ11は、LEDモジュール9を被覆する状態でケース5に装着される。なお、グローブ11は、透光性材料により構成されている。使用可能な透光性材料としては、例えば、ガラス材料や樹脂材料等がある。
 グローブ11は、例えば電球形蛍光ランプのグローブと同じAタイプである。グローブ11は、ケース5や基台7に装着されている。装着は、ねじを利用する方法、接着剤を利用する方法、係合手段を利用する方法等を用いることができる。ここでは、グローブ11の開口端部81が、基台7の周壁35とケース5との間の隙間に挿入され、接着剤85により固着されている。
3.具体的な構成について
 LEDモジュール9は、青色光を出射するLED23と、青色光を黄色光に波長変換する蛍光体粒子とを利用することで白色光を出射する。波長変換材料としての蛍光体粒子は封止体25に混入されている。
 図6は、LEDランプの実装例を示す図である。
 LEDランプ1は、20個のLED23を直列接続したLED群(図中の「20LED」である。)を3並列接続している。各LED23の順電圧Vfが3[V]、順電流Ifが87.5[mA]となるように点灯回路ユニット13が回路構成されている。
 1つのLED群には、60[V]の電圧が印加され、約550[lm]の光束を発し、LEDモジュール9として、1650[lm]の光束を発する。このときの点灯状態は、定格点灯であり、各LEDのジャンクション温度Tjは約100[℃]となる。
 なお、LEDモジュール9に給電する電力は、LEDを複数搭載したランプに対して電力を供給し、このときのLED23の実際のジャンクション温度Tjと順電流・順電圧との関係から決定される(必要があれば、LEDの個数を変更したランプを作成し、同様の試験を行うことで電力が決定される)。
 従って、LEDモジュール9を装着する基台7の温度は100[℃]以下となり、また、基台7と接続しているケース5の温度も85[℃]以下となり、ケース5として、汎用の樹脂材料を利用することができる。
 1つのLED群を構成する20個のLED23は、図2に示すように、6個、8個、6個の3列で実装され、この3列を3回繰り返すことで、60個のLED23が20直3並列で接続されている。つまり、60個のLED23は、9列に分配され、そのうち、各列が並ぶ方向(列と直交する方向)の2番目、5番目及び8番目の列が8個のLED23で構成され、他の列が6個のLED23で構成されている。
 LED23は、平面視において390[μm]×390[μm]の正方形で、高さが520[μm]の大きさである。各LED群の1列において6個または8個が並ぶ方向の隣接するLED23の間隔Aは、1.6[mm]であり、隣接する列の間隔Bは、2.0[mm]である(図2参照)。
 図7は、実施例におけるLEDランプの回路構成図である。
 LEDランプ1は、口金3を介して受電した電力を所定の電力に変換してLEDモジュール9に供給する。なお、受電した電力を所定電力に変換するのが点灯回路ユニット13である。
 点灯回路ユニット13は、整流回路101、平滑回路103,105、電力変換回路107を備える。整流回路101は、口金3を介して受電した交流電流を直流電流に変換する。整流回路101は、4つのダイオードからなるダイオードブリッジにより構成されている。
 平滑回路103は、整流された脈流を平滑化する。平滑回路103は、電解コンデンサ65により構成されている。電力変換回路107は、ここでは、降圧回路である。降圧回路は、トランス63と、スイッチング素子111、IC部113とから構成され、所謂、絶縁型フライバックコンバータである。
 トランス63は、1次コイルと2次コイルとを有し、互いの巻数は、変換する電圧値により決定される。スイッチング素子111は、1次コイルに流れる電流をオン・オフするためのものであり、IC部113から信号によりオン・オフされる。なお、IC部113からの信号は、矩形信号であり、デューティ比を変えることで、1次コイルの電流を調整している。
 2次コイルには、1次コイルに対応した直流電流が出力される。
 平滑回路105は、2次コイルから出力された直流電流を平滑化するものであり、コンデンサ115が利用されている。
 上記のトランス63の巻き数、スイッチング素子111のオン・オフのタイミングを調整することで、商用電力から、LEDモジュール9に対して、60[V]の電圧、262.5[mA]の電流を供給できる。
<第2の実施形態>
 第1の実施形態では、特に、LEDランプについて説明したが、本発明は、上記LEDランプを利用した照明装置にも適用できる。
 第2の実施形態では、第1の実施形態に係るLEDランプ1を照明器具(ダウンライトタイプである。)に装着する場合について説明する。
 図8は、第2の実施形態に係る照明装置の概略図である。
 照明装置201は、例えば、天井202に装着されて使用される。
 照明装置201は、図8に示すように、LEDランプ1と、LEDランプ1を装着して点灯・消灯をさせる照明器具203とを備える。
 照明器具203は、例えば、天井202に取り付けられる器具本体205と、器具本体205に装着され且つLEDランプ1を覆うカバー207とを備える。カバー207は、ここでは下面が開口する開放型であり、LEDランプ1から出射された光を所定方向(ここでは下方である。)に反射させる反射膜211を内面に有している。器具本体205には、LEDランプ1の口金3が取り付け(螺着)られるソケット209を備え、このソケット209を介してLEDランプ1に給電される。
 ここでの照明器具は、一例であり、例えば、開放型のカバー207を有さずに、閉塞型のカバーを有するものであってもよいし、LEDランプが横を向くような姿勢(LEDランプの中心軸が水平となるような姿勢)や傾斜する姿勢(LEDランプの中心軸が照明器具の中心軸に対して傾斜する姿勢)で点灯させるような照明器具でもよい。
 また、照明装置は、天井や壁に接触する状態で照明器具が装着される直付タイプであったが、天井や壁に埋め込まれた状態で照明器具が装着される埋込タイプであってもよいし、照明器具の電気ケーブルにより天井から吊り下げられる吊下タイプ等であってもよい。
 さらに、ここでは、照明器具は、装着される1つのLEDランプ1を点灯させているが、複数、例えば、3個のLEDランプが装着されるようなものであってもよい。
<変形例>
 以上、本発明の構成を、第1及び第2の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。例えば、第1の実施形態に係るLEDランプや第2の実施形態に係る照明装置の部分的な構成および下記の変形例に係る構成を、適宜組み合わせてなるLEDランプや照明装置であってもよい。
 また、上記実施形態に記載した材料、数値等は好ましいものを例示しているだけであり、それに限定されることはない。さらに、本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、LEDランプや照明装置の構成に適宜変更を加えることは可能である。
1.LEDランプ
 第1の実施形態で説明したLEDランプは、口金3、ケース5及びグローブ11で外囲器を構成し、その外囲器の全体形状が電球型蛍光ランプのAタイプと同じであった。しかしながら、LEDランプは、電球型蛍光ランプの他のタイプ、例えば、Gタイプであってもよい。
 また、LEDランプの全体形状が電球に近い形状をしていてもよいし、電球と全く異なる形状をしていてもよい。
2.ケース
(1)材料
 ケースの材料として利用できる樹脂材料としては、例えば、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、プラスチック、塩化ビニール樹脂、アクリル樹脂等がある。
(2)基台との関係
 第1の実施形態では、LEDモジュール9が載置される基台7の周壁35に対して接着剤85で固定され、基台7の周壁35と直接接触していなかったが、ケースの内周面と基台の周壁とが直接するような構成であってもよい。この場合でも定常点灯中のLEDのジャンクション温度が100[℃]以下に設定されている(100[℃]以下となるような順電流が供給されている。)ので、ケースの温度も100[℃]以上になることはなく、樹脂材料によって構成することができる。
 第1の実施形態のケースは、表面積を大きくできる溝(所謂放熱フィンである。)を外周面に備えていないが、溝を有してもよい。これにより、放熱特性を向上させることができる。
(3)形状
 第1の実施形態でのケース5は、大径筒部51と小径筒部53と傾斜筒部54とを有するような形状、つまり、口金3によって覆われていない部分の一部が大径筒部51で直管状をしていた。しかしながら、他の形状であってもよい。
 他の形状としては、口金によって覆われていない部分が、直管状をしていてもよい(この場合、大径筒部と小径筒部との間に段差部が存する。)し、傾斜状をしていてもよい(この場合、傾斜筒部のみで大径筒部が存在しない。)。
3.LEDモジュール
(1)半導体発光素子
(1-1)種類
 第1の実施形態では、半導体発光素子はLED23であったが、例えば、LD(レーザダイオード)であってもよく、EL素子(エレクトリックルミネッセンス素子)であってもよい。この場合も、熱源となる半導体発光素子における定格点灯中のジャンクション温度がケースや基台に使用する樹脂材料が変色する温度よりも低くなるようにすればよい。
(1-2)配置
 第1の実施形態では、LED23は実装基板21上に略行列状で配置されていたが、LEDの発光中の温度を100[℃]以下であれば、複数のLEDの配置の形態(以下、配置形態ともいう。)は特に限定されるものではなく、他の配置形態でもよい。他の配置形態としては、例えば、行方向と列方向とが交差する角度を90[度]以外の角度にしたような行列状、円環状や多角環状等の環状等がある。
 以下、LEDを環状に配置したLEDモジュールを変形例1として説明する。なお、LEDを環状に配置することで、実装基板においてLEDが実装されている環状の内側の中央部分の温度上昇を抑制でき、実装基板下方の点灯回路ユニットへの熱負荷を削減することができる。
 図9は、変形例1に係るLEDモジュールの平面図である。
 LEDモジュール301は、図9に示すように、実装基板303と、複数のLED305と、封止体とを備える。図9では、LED305の配置形態を説明するために、封止体の図示を省略している。
 実装基板303は、複数個、ここでは、60個のLED305を所定の接続形態で接続するための配線パターン307を有している。
 LED305は、複数個、ここでは3個の同心円状に配されている。LED305は、各同心円上で周方向に等間隔をおいて実装され、径方向に隣接する同心円(異なる同心円)同士では同心円上に実装されるLED305の間隔が異なる。つまり、各同心円上のすべてのLED305は、周方向に18[度]の間隔(角度)で実装されている。なお、3つの同心円は、径方向に等間隔をおいた位置関係にある。
 実装基板303の中心側から一番目と三番目の同心円(最内周と最外周の2つの同心円である。)上に配置されているLED305は同じ径方向(一直線)上に位置し、中心側から二番目の円周(中間の同心円)上に配置されているLED305に対して、半ピッチ(9[度])分だけ周方向にずれている。
 各同心円上には20個のLED305が実装され、合計で60個のLED305が実装基板303に実装されている。1つの同心円上の20個のLED305は直列接続され、この直列接続されたLED群が、径方向に隣接する他のLED群と並列接続される。これにより、第1の実施形態で説明したLEDモジュール9と同じように、20直列3並列となる。
 配線パターン307は、各同心円上で20個のLED305を直列接続すると共に、隣接するLED群を並列接続するための接続パターン307aと、点灯回路ユニット側と接続するための端子部307bとを有する。
(1-3)間隔
 第1の実施形態及び変形例1では、隣接するLEDの間隔が一定であった(周方向では角度が一定であり、径方向には間隔が一定である。)。しかしながら、隣接するLEDの間隔は、一定でなくてもよく、一定の規則性で変化してもよいし、規則性なしで変化してもよい。
 以下、一定の規則性で間隔が異なる状態でLEDが実装されたLEDモジュールを変形例2として説明する。
 図10は、変形例2に係るLEDモジュールの平面図である。
 LEDモジュール351は、図10に示すように、実装基板353と、複数のLED355と、封止体とを備える。図10でも、LEDの間隔を説明するために、封止体の図示を省略している。
 実装基板353は、複数個、ここでも、60個のLED355を20直列3並列の接続形態で接続するための配線パターン357を有している。
 LED355は、複数個、ここでも3個の同心円状に配されている。ここでは、中心に近い内側に位置する同心円から外側に位置する同心円に移るに従って、同心円上に実装されるLED355の数が多くなるような規則性を有して、各同心円上を周方向に等間隔をおいてLED355が実装されている。なお、3つの同心円は、径方向において、内側から外側へ移るに従って間隔は変化しないが、変化するようにしてもよい。
 具体的には、最内周の同心円359aには15個のLED355が周方向に等間隔で実装されている。中間の同心円359bには20個のLED355が周方向に等間隔で実装されている。最外周の同心円359cには25個のLED355が周方向に等間隔で実装されている。
 配線パターン357は、3つの同心円に跨って、20個のLED355を直列接続すると共に、隣接するLED群を並列接続するための接続パターン357aと、点灯回路ユニット側と接続するための端子部357bとを有する。
 上記のLEDモジュール351では、LED355を環状に配置しているので、実装基板353の中央部分の温度上昇を抑制できる。また、LED355の実装間隔を変えることで、実装基板353の温度上昇を抑制しつつLED355を多く実装することができる。
(1-4)タイプ
 第1の実施形態では、LED23はベアチップタイプであったが、他のタイプでもよい。他のタイプとしては、砲弾タイプやSMDタイプ(表面実装型)がある。以下、SMDタイプのLEDを実装したLEDモジュールを変形例3として説明する。
 図11は、変形例3に係るLEDモジュールの平面図である。
 LEDモジュール401は、図11に示すように、実装基板403と複数のSMD405とを備える。SMD405は、実装基板403の配線パターン407にバンプを介して実装され、また電気的に接続されている。
 SMD405は、ここでは、合計で12個ある。1つのSMD405は、5個のベアチップタイプのLEDを含み、封止体により封止されている。5個のLEDは直列接続されている。
 本例では、4つのSMD405を直列に接続してなる3つの直列群409a,409b,409cを並列に接続している。これにより、第1の実施形態で説明したLEDモジュール9と同じように、20直列3並列となる。
 SMD405は、図11で示すように、円環状(1つの円状)に配されている。より具体的には、周方向に等間隔(同じ角度)をおいて実装基板403に実装されている。なお、配線パターン407は、複数個のSMD405を接続する接続部407aと、点灯回路ユニット側と接続するための端子部407bとを有する。
 ここでは、複数個のSMD405は1重の円環形状に配置されていたが、例えば、2重等の多重の円環形状(複数の同心円である。)に配置されてもよいし、第1の実施形態にように行列状に配置してもよい。さらに、複数個のSMDの実装間隔は、一定であってもよいし、一定でなくてもよい。つまり、SMDについて、変形例1や変形例2のように実装してもよい。
(2)実装基板
 第1の実施形態での実装基板21は平面視において円形状をした円板状をしている。しかしながら、実装基板は、平面視において、他の形状、例えば、三角形、四角形等の多角形、楕円形状、環状等であってもよい。また、実装基板数も1個に限定するものでなく、2個以上の複数個であってもよい。
 さらに、実装基板21の厚みは一定であったが、部分的に厚く又は薄くしてもよい。例えば、実装基板においてLEDやSMD等(以下、「LED等」とする。)を実装する部分を厚くしてもよい。より具体的には、円環形状にLED等が実装される場合、その円周に対応する部分を厚くしてもよい。これにより、LED等を実装している部分での蓄熱を抑制することができる。
(3)封止体
 第1の実施形態では、1つの封止体25はすべてのLED23を封止している。しかしながら、封止体は、LEDを封止できればよく、その形態は関係ない。例えば、1つのLEDに対して封止するようにしてもよい(LEDの数と封止体の数とが同じである。)し、全てのLEDのうち、所定数のLEDを1つの封止体により封止するようにしてもよい。
(4)その他
 LEDモジュール9は、青色光を出射するLED23と、青色光を波長変換する蛍光体粒子とを利用することで白色光を出射するようにしていたが、例えば、紫外線発光の半導体発光素子と三原色(赤色、緑色、青色)に発光する各色蛍光体粒子とを組み合わせたものでもよい。
 さらに、波長変換材料として半導体、金属錯体、有機染料、顔料など、ある波長の光を吸収し、吸収した光とは異なる波長の光を発する物質を含んでいる材料を利用してもよい。
4.口金
 第1の実施形態では,エジソンタイプの口金3を利用したが、他のタイプ、例えば、ピンタイプ(具体的にはGY、GX等のGタイプである。)を利用してもよい。
 また、上記実施形態では、口金3は、シェル部71のネジを利用してケース5のネジ部57に螺合させることで、ケース5に装着(接合)されていたが、他の方法でケースと接合されてもよい。他の方法としては、接着剤による接合、カシメによる接合、圧入による接合等があり、これらの方法を2つ以上組合せてもよい。
5.グローブ
 第1の実施形態では、グローブ11をAタイプとしたが、他のタイプ、例えばGタイプ、Rタイプ等の形状であってもよいし、電球等の形状と全く異なるような形状であってもよい。
 第1の実施形態では、グローブの内面について特に説明しなかったが、例えば、LEDモジュール9から発せられた光を拡散させる拡散処理(例えば、シリカや白色顔料等による処理)が施されていてもよい。また、グローブは透光性材料により構成されていればよく、例えば、透明・不透明は特に関係ない。
 第1の実施形態では、グローブ11は一体であった(1つのものとして製造されている)が、例えば、複数の部材を組み合わせた(接合させた)ものであってもよい。
6.基台
 第1の実施形態では、基台7の端壁33は、LEDモジュール9の装着部分が薄くなっていたが、装着部分を厚くするようにしてもよいし、装着部分以外を厚くしてもよい。以下、LEDモジュール9を装着する部分が厚い基台を変形例4とし、LEDモジュールを装着する部分以外の部分が厚い基台を変形例5としてそれぞれ説明する。なお、装着部分とは、基台においてLEDモジュールと接触する部分をさす。
 また、第1の実施形態では、基台6におけるLEDモジュール(半導体発光素子)を実装する面は、1つの平面であったが、半導体発光素子を実装する面は、複数あってもよい。つまり、基台の外側に位置する(ケースと装着した状態で、外側に露出している)面が1つの平面内に収まらないような立体的に構成されていてもよい。以下、外側に位置する面が立体的に構成されている基台を変形例6として説明する。
(1)変形例4
 図12は、変形例4に係る基台の断面図である。
 基台451は、第1の実施形態における基台7と同様に、端壁453と周壁455とを備える。図12では、周壁455の下部の図示を省略しているが、周壁455の構成は第1の実施形態の基台7の周壁35と同じ構成であり、ここでの説明は省略する。
 端壁453は、中央部分に厚肉部457を有している。厚肉部457の表面はLEDモジュール(9)を装着するための装着部分459となっている。装着部分459は、厚肉部457の中央が凹んでおり、LEDモジュール(9)のスライドが規制される。
 なお、端壁453における厚肉部457の外周部分に、点灯回路ユニットとLEDモジュール(9)とを電気的に接続するリード線(図示省略)が通る貫通孔461が2つ設けられている。
 このように、端壁453における装着部分459の肉厚を厚くすることで、基台(端壁453)451の包絡体積を大きくでき、放熱性を向上させることができる。
(2)変形例5
 図13は、変形例5を説明する図であり、(a)は変形例5に係る基台に装着されるLEDモジュールの平面図であり、(b)は変形例5に係る基台の断面図である。
 変形例5では、図13の(a)に示すLEDモジュール471が、図13の(b)に示すように、基台473に装着される。
 LEDモジュール471は、ここでは、中央に開口475を有し、平面視形状が環状をしている。具体的には、開口475は、平面視において略円形状をし、LEDモジュール471は円環状をしている。
 LEDモジュール471は、実装基板477、複数のLED479(図13の(b)参照)、封止体481を備える。実装基板477は、ここでは、円環状をしている。実装基板477は、その表面に配線パターンを有している。
 配線パターンは、複数のLED479を所定の接続形態で接続するための接続部と、点灯回路ユニットからの配線483が接続されるための端子部485とを有する。配線パターンのうち、接続部は封止体481により覆われており、図13の(a)に示すように、端子部485のみが外部に現れている。
 封止体481は、実装基板477に対して、円環状に設けられている。なお、LEDの形態、個数、接続形態は特に限定するものでない。
 基台473は、第1の実施形態と同様に、端壁491を有している。端壁491は、図13の(b)に示すように、LEDモジュール471の開口475内へと張り出す張出部493を有する。張出部493は、LEDモジュール471が装着される装着部495よりも肉厚が厚くなっている。なお、張出部493には点灯回路ユニット側からの配線483が通る貫通孔497が設けられている。
 このように基台473におけるLEDモジュール471が装着される装着部495以外の部分の厚みを厚くすることで、包絡体積を確保して、基台473に蓄熱するのを抑制し、点灯回路ユニットへの熱負荷を低減することができる。
(3)変形例6
 図14は、変形例6を説明する図であり、グローブを外した斜視図であり、図15は、変形例6に係る基台の説明図であり、図16は、LEDモジュールの展開図である。
 LEDランプ501は、図14に示すように、口金3、ケース5、基台503、LEDモジュール505、図示を省略しているグローブ、ケース5内に収容され且つ図14には現れていない点灯回路ユニットを備える。
 変形例6に係るLEDランプ501の構成は、第1の実施形態に係るLEDランプ1に対して、基台503、LEDモジュール505が異なる。以下、基台503、LEDモジュール505について説明する。
 基台503は、図14及び図15に示すように、LEDモジュール505を実装する実装面を複数面有している。本例では、実装面は17面ある。基台503は、図15に示すように、多角錐台状、ここでは、8角錐台に近い形状をし、その周面に実装面が形成されている。
 基台503は、図15に示すように、筒状をした筒状部507と、筒状部507の上端を塞ぐ蓋部509と、筒状部507の下端から外方へと突出する外鍔部511とを備える。筒状部507は、断面形状が8角形状をしている。
 筒状部507は、8角形状の筒状部分507aと、8角錐形状の錐状部分507bとからなり、周面の合計16の面が実装面となる。
 蓋部509は、上方から見たときに、8角形状をし、その中央に貫通孔513を有している。蓋部509の外面は、貫通孔513を除いた領域がLEDモジュール505(LED527)を実装する実装面となっている。
 外鍔部511は、基台503をケース5に外鍔部511側から挿入した際に、ケース5の内周面と当接する。
 LEDモジュール505は、図14に示すように、基台503の外周面に形成された実装面に実装される。基台503の実装面が複数面(17面)あるため、LEDモジュール505の実装基板515には、可撓性を有する、所謂、フレキシブル基板が用いられている。
 実装前の実装基板515は、図16に示すように、基台503を展開したときの実装面に似た形状をしている。具体的には、実装基板515は、仮想円の中心に位置する中央部517と、中央部517から周方向に間隔をおいて径方向に延出する複数個(8個)の延出部519とからなる。中央部517は、その中央に基台503の貫通孔513に対応した貫通窓517aを有する。
 実装基板515は、可撓性を有する絶縁板521と、絶縁板521の表面に形成された配線パターン523とを有する。配線パターン523は、LED527を所定の接続形態(例えば、直列、並列、直並列等である。)で接続するためのものである。
 実装基板515の表面には、配線パターン523と点灯回路ユニットとを電気的に接続するためのコネクタ525と、複数個のLED527が設けられている。なお、配線パターン523と点灯回路ユニットとを接続する配線は、実装基板515の貫通窓517aと、基台503の貫通孔513とを利用して基台503の内部から引き出される。
 複数のLED527は、基台513の各実装面上に位置するように、実装基板515の表面に実装されている。なお、図14や図16に現れているLED527は、封止体で封止されている。
7.点灯回路ユニット
(1)回路構成
 実施例での点灯回路ユニット13は、整流回路101、平滑回路103,105、電力変換回路107を備え、電力変換回路(電圧変換回路)として、降圧回路を用いた。しかしながら、電力変換回路として他の回路を用いてもよい。他の回路としては昇降圧回路、定電流回路、定電圧回路等がある。また、商用入力電圧よりも、LEDへの印加電圧が高い場合には、昇圧回路を用いることとなる。昇圧回路としては、例えばトランスを使用する回路等がある。
(2)配置
 第1の実施形態では、特に説明しなかったが、基台7の端壁33の裏面と、点灯回路ユニット13の回路基板61との間隔(図1の「c」である。)は大きいほど、点灯中のLED23の熱の点灯回路ユニットへの影響が小さい。
  1  LEDランプ
  3  口金
  7  基台
  9  LEDモジュール
 11  グローブ
 13  点灯回路ユニット
 23   LED

Claims (3)

  1.  受電用の口金と、
     前記口金が一端に装着された筒状のケースと、
     前記ケースの他端を塞ぐ基台と、
     前記基台の外側に位置する面に実装された半導体発光素子と、
     前記半導体発光素子を覆い前記ケースの他端側に装着されたグローブと、
     前記ケース内に収容され且つ前記口金を介して受電して前記半導体発光素子を点灯させる点灯回路ユニットと
    を備え、
     前記ケースは、樹脂材料からなり、
     前記点灯回路ユニットは、定格点灯中における前記半導体発光素子のジャンクション温度が100℃となる順方向の電流値以下の電流を、前記半導体発光素子に供給する
     ことを特徴とするランプ。
  2.  前記ケースの他端部は、前記基台と熱的に接続し、
     前記定格点灯中において、前記基台における前記ケースの他端部と熱的に接続する部分の温度が85℃以下である
     ことを特徴とする請求項1に記載のランプ。
  3.  ランプと、前記ランプを装着して点灯させる照明器具とを備える照明装置において、
     前記ランプは、請求項1又は2に記載のランプである
     ことを特徴とする照明装置。
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