JP2014186838A - ランプ装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性を確保しながら絶縁性も確保できるランプ装置を提供する。
【解決手段】ランプ装置11は、筐体20、絶縁シート56および発光モジュール21を備える。筐体20は、光出射側である前側に対して反対の後側に放熱部32を有し、放熱部32の前側に突部46が突出される。絶縁シート56は、突部46が挿通する挿通孔57を有し、放熱部32の前側に配置される。発光モジュール21は、突部46の外形より大きい形状の基板50、および基板50の前側の面に形成された発光部51を有し、基板50の後側の面が突部46に熱的に接続される。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、発光モジュールを用いたランプ装置、およびこのランプ装置を用いた照明装置に関する。

従来、発光モジュールを用いたランプ装置では、筐体の光出射側である前面側に透光部材が配置され、反対の後側には金属製の放熱部を有する突出部が突設され、また、筐体内には、放熱部の前側に発光モジュールが配置され、さらに発光モジュールより前側に反射体および点灯回路が配置されている。

発光モジュールは、基板、およびこの基板の前側の面に発光素子を有する発光部を備え、基板の後側の面が放熱部に熱的に接続されて取り付けられている。基板と放熱部との間には基板の外形より大きい形状寸法の絶縁シートが介在されており、この絶縁シートにより発光部が形成された基板の前側の面と放熱部との絶縁距離を確保し、通電時のランプ装置の耐圧を確保するようにしている。

特開２０１２−１０９１５６号公報

しかしながら、基板と放熱部との間に介在される絶縁シートは、基板から放熱部への熱伝達の熱抵抗となり、発光モジュールの放熱性を阻害する不都合がある。

本発明が解決しようとする課題は、放熱性を確保しながら絶縁性も確保できるランプ装置および照明装置を提供することである。

実施形態のランプ装置は、筐体、絶縁シートおよび発光モジュールを備える。筐体は、光出射側である前側に対して反対の後側に放熱部を有し、放熱部の前側に突部が突出される。絶縁シートは、突部が挿通する挿通孔を有し、放熱部の前側に配置される。発光モジュールは、突部の外形より大きい形状の基板、および基板の前側の面に形成された発光部を有し、基板の後側の面が突部に熱的に接続される。

本発明によれば、発光モジュールの基板が放熱部の突部に熱的に接続されて発光部が発生する熱が放熱部に伝達され、放熱性が確保されるとともに、発光モジュールの基板が放熱部の突部の外形より大きく放熱部との間に絶縁シートが介在されることにより、発光部が形成された基板の前側の面と放熱部との絶縁距離が十分に得られ、絶縁性も確保されることが期待できる。

一実施形態を示すランプ装置の断面図である。 同上ランプ装置の分解斜視図である。 同上ランプ装置の後側の斜視図である。 同上ランプ装置の断面図である。 同上ランプ装置の複数のピンと発光モジュールおよび情報回路との配線図である。 同上ランプ装置の配線関係を示す背面図である。 同上ランプ装置およびソケットの斜視図である。

以下、一実施形態を、図１ないし図７を参照して説明する。

図１および図７に示すように、照明装置10は、ランプ装置11、このランプ装置11を着脱可能に装着するソケット12、このソケット12に装着されたランプ装置11が熱的に接続される放熱体13を有する器具本体14、および器具本体14などに配置されていてソケット12を通じてランプ装置11と電気的に接続される図示しない点灯装置を備えている。点灯装置は、商用交流電力を所定の直流電力に変換してランプ装置11に給電するとともにランプ装置11から出力される情報信号を入力してランプ装置11を制御するように構成されている。なお、図面には、ランプ装置11の光出射方向を上向きとして図示して説明するが、照明装置10が例えばダウンライトなどの場合にはランプ装置11の光出射方向は下向き、壁面取付器具などの場合にはランプ装置11の光出射方向は横向きとなる。また、ランプ装置11の光出射側を前側、光出射側に対して反対側を後側として説明する。

図１ないし図４に示すように、ランプ装置11は、筐体20、発光モジュール21、ホルダ22、透光部材23、非透光部材24、および情報回路25などを備えている。

筐体20は、本体30、この本体30の前側に取り付けられるカバー31、および本体30の後側に取り付けられる放熱部32を備えている。

本体30は、例えば合成樹脂製で、中央部が前後方向に開口された円環状に形成されている。本体30の後側中央部には円筒状の突出部34が突出され、突出部34の周りで本体30の後側周辺部にはソケット12に嵌合する環状の段部35が形成されている。突出部34の先端面には、放熱部32が嵌り込む六角形状の嵌合開口36が形成されているとともに、嵌合開口36の各頂部位置に対応して突出部34の周面に連通する溝部37が形成されている。段部35の後側の面には、周方向に所定の間隔をあけて導電性を有する複数のピン38が突設されている。本実施形態では、給電用の３本のピン38と信号用の３本のピン38との計６本のピン38が用いられている。段部35とカバー31との間であって筐体20内の周辺部には、複数のピン38と発光モジュール21および情報回路25とを電気的に接続するための配線空間39が形成されている。

カバー31は、例えば合成樹脂製で、中央部には円形の開口部41が形成され、周辺部には本体30の周辺部に取り付けられる環状の枠部42が形成され、これら開口部41と枠部42との間には開口部41が枠部42に対して後側に窪むすり鉢状の窪み部43が形成されている。開口部41の前側周縁部は前側に向って拡開するようにテーパ状に形成され、開口部41の後側周縁部には透光部材23を嵌合する嵌合部44が形成されている。なお、カバー31の前側の面には例えば白色の反射面を形成してもよい。

放熱部32は、例えばアルミニウムなどの金属製で、六角形状の平板状に形成されている。放熱部32の前側の面には円形の突部46が突出されている。放熱部32の周辺部の各頂部位置には本体30の溝部37に嵌り込む突起47が突設され、これら突起47のうちのいくつかの突起47の先端にキー48が突設されている。本実施形態では、突起47は６つであり、キー48は６つの突起47のうちの１つずつあけた３つの突起47に設けられている。複数のキー48のうちの１つは他のキー48より幅が広く形成されている。

また、発光モジュール21は、平板状の基板50、およびこの基板50の前側の面である実装面50aの中央に形成された発光部51を有している。基板50は、例えば、アルミニウムなどの金属やセラミックスなど熱伝導性に優れた材料で形成されている。発光部51は、例えば、複数の発光素子52としてのＬＥＤチップが基板50に密集実装され、これらＬＥＤチップを囲む円環状の囲み部53内に蛍光体を含有する透光性樹脂54が充填されており、ＬＥＤチップを覆う透光性樹脂54の表面が光を発する円形の発光面に形成されている。すなわち、発光モジュール21は、ＣＯＢ（Chip On Board）モジュールによって構成されている。なお、図示していないが、基板50の実装面50aには複数のＬＥＤチップを電気的に接続する配線パターンが形成され、実装面50aの周辺部には配線パターンを通じて複数のＬＥＤチップに給電するための一対の電極部が形成されている。

発光モジュール21は、基板50の後側の面が放熱部32の突部46の前側の面に直接接触して熱的に接続されている。発光部51は、突部46と同じ大きさの外形かまたは突部46より小さい外形に形成されていて、突部46の外形領域内に位置するように配置されている。基板50は、突部46の外形より大きい外形に形成されている。

突部46の周囲で放熱部32と基板50の周辺部との間には絶縁シート56が介在されている。絶縁シート56は、弾性を有する例えばシリコーンシートであり、中央に突部46が挿通される挿通孔57が形成されており、基板50の外形よりも大きく放熱部32の外形より小さい外形に形成されている。さらに、絶縁シート56は、放熱部32と基板50との間に挟み込まれて圧縮されている。

また、ホルダ22は、例えば合成樹脂製のホルダ本体60を備えている。ホルダ本体60は、中央部に前後方向に開口する円形の開口部61を有する環状に形成され、後側の面に基板50の周辺部が嵌り込む保持溝62が形成されている。ホルダ本体60の開口部61の直径は発光部51の直径より大きく形成され、ホルダ本体60の開口部61を通じて発光部51が前方に対向されている。

ホルダ本体60には複数の取付孔63が形成され、各取付孔63を通じてねじを放熱部32にねじ込むことによって基板50を放熱部32に押し付けた状態でホルダ本体60が放熱部32に取り付けられている。

ホルダ本体60には、開口部61を中心とした対称位置に一対の給電部64が設けられている。一対の給電部64には、各給電部64に挿入される給電用の電線を電気的に接続する図示しない接続端子、および接続端子と接続されていて基板50の実装面50aに形成されている一対の電極部にそれぞれ圧接して電気的に接続される接触端子65が配設されている。

また、透光部材23は、透光性を有する合成樹脂材料やガラス材料で円板状に形成されている。透光部材23の周辺部は、カバー31の後側から嵌合部44に嵌合され、この嵌合部44と非透光部材24との間に挟み込まれて保持されている。なお、透光部材23は、配光を制御するレンズ機能を有していてもよい。

また、非透光部材24は、例えばシリコーン樹脂などで弾性および非透光性（遮光性）を有する円筒状に形成され、発光部51と透光部材23とを連通させるとともに、発光部51と透光部材23との間の周囲を覆って光が周囲に出ないようにしている。非透光部材24は、発光部51の囲み部53の周囲に嵌合して基板50の前側の面に圧接される第１の取付部67、およびカバー31および透光部材23とホルダ22との間に挟み込まれて保持される第２の取付部68を有し、これら第１の取付部67と第２の取付部68との間に第１の取付部67から第２の取付部68へ向けて内径が拡大するテーパ状の覆い部69が形成されている。なお、覆い部69の内周面は、反射率の高い反射面に形成してもよい。

また、情報回路25は、点灯装置に対してランプ装置11が有する情報を出力するもので、情報には温度情報やランプ特性情報などが含まれる。情報回路25は、回路基板71を有し、この回路基板71に、温度を検知して温度情報を出力する温度検知部72、ランプ出力（入力電力）などのランプ特性を出力するランプ特性出力部73、および電気的な接続のためのコネクタ74が実装されている。回路基板71は、放熱部32の前側の面に配置され、温度検知部72で放熱部32の温度を検知可能としている。温度検知部72には、温度に応じて流れる電流が変化する温度検知素子が用いられている。ランプ特性出力部73には、例えば、ランプ出力（入力電力）などのランプ特性に対応して予め決められた抵抗値の抵抗が用いられている。

そして、図５には、複数のピン38と発光モジュール21および情報回路25との配線図を示す。P1のピン38が給電用の＋極であり、P2のピン38が給電用の−極であり、P3のピン38が予備用であって例えば発光素子52とは異なる発光色の発光素子52aを追加する場合にはその追加する発光素子52aへの給電用の＋極となり、P4のピン38が信号用の温度情報出力極であり、P5のピン38が信号用の共通極であり、P6のピン38が信号用のランプ特性信号出力極である。また、P1〜P3のピン38がソケット12を通じて点灯装置の給電端子に接続され、P4〜P6のピン38がソケット12を通じて点灯装置の信号端子に接続される。

図６に示すように、発光部51の周囲で一対の給電部64および情報回路25が周方向の異なる位置に配置され、さらに、複数のピン38のうち、P1〜P3のピン38が一対の給電部64の近傍に配置され、P4〜P6のピン38が情報回路25の近傍に配置されている。そして、P1，P2のピン38と一対の給電部64とが、P4〜P6のピン38と情報回路25とが、それぞれ電線などの接続手段76によって電気的に接続されている。なお、P4〜P6のピン38と情報回路25との接続手段には、回路基板71のコネクタ74に接続可能とするコネクタ付きの電線が用いられる。

また、図７に示すように、ソケット12は、例えば合成樹脂材料によって円環状に形成されたソケット本体80を有している。ソケット本体80の中央には、ランプ装置11の突出部34が挿通される挿通孔81が形成されている。挿通孔81の内周面には、ランプ装置11の各キー48が装着される複数のキー溝82が設けられている。キー溝82は、前後方向に沿って形成される縦溝82aとこの縦溝82aの後側で周方向に沿って形成される横溝82bとで構成される略Ｌ字形に形成されている。複数のキー溝82のうちの１つは、１つのキー48の幅が広いのに対応して、他のキー溝82より幅が広く形成されている。

ソケット本体80の前側の面には、ランプ装置11の各ピン38が挿入される挿入孔83が周方向に長孔状に形成されている。各挿入孔83の内側には各ピン38と電気的に接続される端子がそれぞれ配置されている。

そして、ランプ装置11をソケット12に装着する場合には、ランプ装置11の幅が広い１つのキー48とソケット12の幅が広い１つのキー溝82とを合わせて、各キー48を各キー溝82の縦溝82aに挿入する。これにより、ランプ装置11の突出部34が挿通孔81に挿入されるとともに、各ピン38が対応する各挿入孔83に挿入される。

ランプ装置11をソケット12に合わせて挿入した後、ランプ装置11を所定の装着方向に回動させることにより、各キー48が各キー溝82の横溝82bに侵入し、ランプ装置11がソケット12に保持される。これにより、各ピン38が各挿入孔83の内側に配置された端子に電気的に接続される。

ランプ装置11をソケット12に装着することにより、放熱部32が器具本体14の放熱体13に熱的に接続される。なお、ソケット12は放熱体13に対して前後方向に移動可能に取り付けられるとともに放熱体13に向けてばね付勢されており、各キー48が各キー溝82の横溝82bに係合する際に、ソケット12が放熱体13から離反移動することにより、ばね付勢によってランプ装置11の放熱部32が放熱体13に圧接され、良好な熱伝導性が確保される。

また、ランプ装置11をソケット12に装着することにより、ランプ装置11の給電部64に接続されているP1〜P3のピン38と点灯装置の給電端子とが電気的に接続され、情報回路25に接続されているP4〜P6のピン38と点灯装置の信号端子とが電気的に接続される。

これにより、点灯装置は、ランプ装置11の情報回路25に所定の入力信号を送り、情報回路25から情報信号を入力して温度情報およびランプ特性情報を取得する。そして、点灯装置は、取得された情報に基づいて、ランプ装置11に供給する直流電力を制御する。例えば、ランプ特性情報に基づき、器具側の放熱能力に対応したランプ出力のランプ装置11か、ランプ出力が低いランプ装置11が装着された場合には、ランプ装置11のランプ出力に対応した直流電力を供給し、一方、ランプ出力が高いランプ装置11が装着された場合には、供給する直流電力を抑制するように調光制御する。また、温度情報に基づき、ランプ装置11の温度が予め決められた温度に上昇した場合には、光出力を低減するように調光するかまたは消灯するように制御する。

また、ランプ装置11の点灯により、発光素子52から発生する熱は、基板50から放熱部32の突部46に熱伝導され、この放熱部32から放熱体13に熱伝導されて放熱され、発光素子52の温度上昇が抑制される。

そして、ランプ装置11は、カバー31の開口部41がカバー31の周辺部である枠部42より後側に位置し、カバー31の開口部41に配置された透光部材23がカバー31の周辺部である枠部42より後側に位置している。これにより、透光部材23が発光部51に近い位置に配置されるため、発光部51から出た光のほとんどが透光部材23を通過して外部へ出射されやすく、筐体20内で反射するような光が少なくなり、筐体20内での光損失が低減され、ランプ装置11の光取出効率を向上できる。

しかも、発光モジュール21を取り付ける放熱部32の突部46の突出量を大きくしなくても、透光部材23と発光モジュール21とを近付けることができるため、放熱部32の突部46を薄くして軽量化できるとともに、ランプ装置11を薄形化できる。

さらに、透光部材23を発光部51に近付けることにより、筐体20内に複数のピン38と発光モジュール21および情報回路25とを接続するための空間の確保が困難になりやすいが、筐体20内の周辺部で透光部材23より前側に配線空間39を設けることにより、筐体20内のスペースを有効に利用して配線空間39を設けることができる。

また、非透光部材24により、発光部51と透光部材23とを連通させるとともに、発光部51と透光部材23との間の周囲を覆って光が周囲に出ないようにしている。これにより、発光部51からの光がホルダ22やコネクタ74などに入射するのを防止し、ホルダ22やコネクタ74の発熱、変色および変形を防止できる。また、発光部51からの光がホルダ22やコネクタ74を形成している樹脂部品に入射して発熱することでガスが発生し、このガスによって発光部51が影響を受けるのを防止することができる。また、非透光部材24の覆い部69の内周面を反射率の高い反射面とすれば、その反射面で反射する光も透光部材23から外部へ出射させることができ、ランプ装置11の光取出効率を向上できる。

また、ランプ装置11の複数のキー48のうちの、いずれか１つあるいは複数を他のキー48より幅広とするなど形状を異ならせ、それにソケット12のキー溝82を対応させることにより、ランプ装置11とソケット12との組み合わせを規定するパターンを多く設定することができる。さらに、ランプ装置11から予備用のピン38の有無や、予備用のピン38に対応するソケット12の挿入孔83を開放または閉塞部材で閉塞することによっても、ランプ装置11とソケット12との組み合わせを規定するパターンを多く設定することができる。

また、発光モジュール21の発光部51の領域に対応した基板50の中央部が放熱部32の突部46に熱的に接続されるため、発光部51が発生する熱を放熱部32に効率よく熱伝導でき、放熱性を向上できる。しかも、発光モジュール21の基板50が放熱部32の突部46の外形より大きく、放熱部32との間に絶縁シート56が介在されることにより、発光部51が形成された基板50の前側の面である実装面50aと放熱部32との間の絶縁距離を十分に得ることができ、絶縁性を向上できる。

さらに、絶縁シート56の形状は、基板50の外形より大きく、放熱部32の外形より小さいため、基板50の実装面50aと放熱部32との間の絶縁距離を十分に得ることができ、絶縁性を向上できる。

絶縁シート56は、放熱部32と基板50との間に挟み込まれて圧縮されているため、絶縁シート56と放熱部32および基板50との間の隙間をなくし、絶縁性を向上できる。

また、筐体20内であって発光部51の周囲で異なる位置に一対の給電部64および情報回路25を配置して、接続手段76により各給電部64とこの各給電部64の近傍に位置するピン38とを接続するとともに、情報回路25とこの情報回路25の近傍に位置するピン38とを接続することが可能となり、接続手段76が交差するようなことがなく、配線構造を簡素化できるとともに、製造が容易になり、誤配線を防止することができる。

さらに、情報回路25が、温度を検知して温度情報を出力する温度検知部72や、ランプ特性情報を出力するランプ特性出力部73であることにより、これら情報を取得する点灯装置によりランプ装置11を適切に制御することができる。

なお、透光部材23としては、発光部51の発光素子52からの光の入力によって励起されて所定の光を発する蛍光体を含有した透光部材23を用いてもよい。この場合、発光部51では、透光性樹脂54が蛍光体を含有していても含有していなくてもよく、あるいは透光性樹脂54自体を用いても用いなくてもよい。そして、例えば、ランプ装置11からの出射光の色温度違い、平均演色評価数（Ｒａ）違いなどの特性違いに対応した蛍光体を含有する透光部材23を準備しておいてランプ装置11に用いるようにすれば、発光モジュール21は共用することができ、特性違いに対応しやすくできる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

10 照明装置
11 ランプ装置
12 ソケット
20 筐体
21 発光モジュール
32 放熱部
46 突部
50 基板
51 発光部
56 絶縁シート
57 挿通孔

Claims (4)

1. 光出射側である前側に対して反対の後側に放熱部を有し、放熱部の前側に突部が突出された筐体と；
   突部が挿通する挿通孔を有し、放熱部の前側に配置された絶縁シートと；
   突部の外形より大きい形状の基板、および基板の前側の面に形成された発光部を有し、基板の後側の面が突部に熱的に接続された発光モジュールと；
   を具備していることを特徴とするランプ装置。
2. 絶縁シートの形状は、基板の外形より大きく、放熱部の外形より小さい
   ことを特徴とする請求項１記載のランプ装置。
3. 絶縁シートは、放熱部と基板との間に挟み込まれて圧縮されている
   ことを特徴とする請求項１または２記載のランプ装置。
4. 請求項１ないし３いずれか一記載のランプ装置と；
   ランプ装置を装着するソケットと；
   を具備していることを特徴とする照明装置。

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