(57)【要約】【課題】レンズユニットからの放熱性を向上できるランプ装置を提供する。【解決手段】ランプ装置11は、基体12、発光モジュール17、レンズユニット18、給電端子15および点灯回路16を備える。基体12は、一端側に凹部23を有する。発光モジュール17は、ＬＥＤ素子49およびこのＬＥＤ素子49が実装された基板41を有し、基板41が凹部23に配置されている。レンズユニット18は、ＬＥＤ素子49が発生した光の配光を制御するレンズ61、およびこのレンズ61を保持する金属製の表面部材67を有し、表面部材67が基体12および基板41に熱的に結合されるように凹部23に配置されている。給電端子15が、基体12の他端側に配置されている。点灯回路16が、基体12と給電端子15との間に配置されている。【選択図】図１
2014154230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に凹部を有する基体と；
発光素子およびこの発光素子が実装された基板を有し、基板が凹部に配置された発光モジュールと；
発光素子が発生した光の配光を制御するレンズ、およびこのレンズを保持する金属製の表面部材を有し、表面部材が基体および基板に熱的に結合されるように凹部に配置されたレンズユニットと；
基体の他端側に配置された給電端子と；
基体と給電端子との間に配置された点灯回路と；
を具備していることを特徴とするランプ装置。
【請求項２】
レンズユニットは、表面部材を基板に対して支持するとともに熱的に結合する支持部を有している
ことを特徴とする請求項１記載のランプ装置。
【請求項３】
支持部は表面部材に複数設けられ、それら支持部は基板を略均一に押さえることが可能なように配置されている
ことを特徴とする請求項２記載のランプ装置。
【請求項４】
表面部材にレンズが嵌合される開口部が形成されているとともに、開口部の周縁にレンズを保持する保持部が形成されている
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載のランプ装置。
【請求項５】
発光素子およびこの発光素子が実装された基板を有する発光モジュールと；
発光素子が発生した光の配光を制御するレンズ、およびこのレンズを保持する金属製の表面部材を有し、表面部材が基板に熱的に結合されているレンズユニットと；
を具備していることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
ソケットと；
ソケットに給電端子が接続される請求項１ないし４いずれか一記載のランプ装置と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発光素子を用いたランプ装置、発光装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光素子であるＬＥＤを用いた発光装置としては、ＬＥＤを実装した基板が筐体内に配置され、この基板上にレンズユニットが対向配置され、筐体およびレンズユニットの表面が外部に露出されているランプ装置がある。
【０００３】
レンズユニットは、発光素子が発生した光を入射して配光を制御するレンズ部を含み、透光性を有する樹脂材料などで一体に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−６９３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
レンズユニットの表面が外部に露出されているが、このレンズユニットは樹脂材料で形成されているため、熱伝導性や放熱性が金属などに比べて低い。そのため、レンズユニット側からは、発光素子が発生する熱の十分な放熱性が得られなかった。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、レンズユニットからの放熱性を向上できるランプ装置、発光装置および照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態のランプ装置は、基体、発光モジュール、レンズユニット、給電端子および点灯回路を備える。基体は、一端側に凹部を有する。発光モジュールは、発光素子およびこの発光素子が実装された基板を有し、基板が凹部に配置されている。レンズユニットは、発光素子が発生した光の配光を制御するレンズ、およびこのレンズを保持する金属製の表面部材を有し、表面部材が基体および基板に熱的に結合されるように凹部に配置されている。給電端子が、基体の他端側に配置されている。点灯回路が、基体と給電端子との間に配置されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、発光素子が発生する熱を基体および基板からレンズユニットの金属製の表面部材に効率よく伝えることができるとともにこの金属製の表面部材から効率よく放熱することができ、レンズユニットからの放熱性を向上することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態を示す発光装置を用いたランプ装置の断面図である。
【図２】同上ランプ装置の斜視図である。
【図３】同上ランプ装置のレンズユニットを外した正面図である。
【図４】同上レンズユニットの斜視図である。
【図５】同上レンズユニットの底面図である。
【図６】同上ランプ装置を用いた照明装置の断面図である。
【図７】第２の実施形態を示すレンズユニットの断面図である。
【図８】第３の実施形態を示すレンズユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、第１の実施形態を、図１ないし図６を参照して説明する。
【００１１】
図１および図２に、ランプ装置11を示す。このランプ装置11は、金属製の放熱体である基体12、この基体12の一端側（ランプ装置11のランプ軸（光軸）の一端側）に取り付けられた発光装置13、基体12の他端側に取り付けられた絶縁性を有する絶縁カバー14、この絶縁カバー14の他端側に設けられた給電端子15、および絶縁カバー14内に収納された点灯回路16を備えたＬＥＤランプである。発光装置13は、基体12の一端側に取り付けられた発光モジュール17、およびこの発光モジュール17を覆って基体12の一端側に取り付けられたレンズユニット18を備えている。
【００１２】
そして、基体12は、熱伝導性が優れた例えばアルミニウムなど金属材料によって略半球状に一体形成されており、中央域には他端側へ向けて開口する胴体部21が形成され、この胴体部21の周囲にランプ軸方向に沿った複数の放熱フィン22が放射状に突出形成されている。放熱フィン22は、基体12の他端側から一端側へと径方向の突出量が徐々に大きくなるように傾斜して形成されており、いわゆるレフランプの形状に近似するように構成されている。
【００１３】
基体12の胴体部21の一端側には、発光装置13が配置される凹部23が一端側に開口して形成されている。胴体部21の他端側には、絶縁カバー14が嵌合する凹部24が他端側に開口して形成されている。
【００１４】
凹部23は、円筒面状の側面25と、基体12の一端側に対向する円形で平面状の取付面26と、これら側面25と取付面26とを接続する傾斜面27とで画定されている。側面25には、凹部23に配置されたレンズユニット18（表面部材67）の外周部を保持する図示しない保持部が形成されている。取付面26の中央には、点灯回路16と発光モジュール17とを電気的に接続するためのコネクタ29およびリード線30を通すための配線孔31が開口されている。さらに、取付面26には、発光モジュール17をねじなどによって固定するための図示しない取付孔が形成されている。
【００１５】
また、発光装置13の発光モジュール17は、例えば鉄、アルミニウムなどの金属材料またはセラミックなどの絶縁材料で形成された円板状の基板41、およびこの基板41の一端側の一面である実装面に配置された光源としての複数の発光部42を有している。
【００１６】
基板41は、基体12の取付面26に、シリコーン樹脂やシリコーンゴムなどの絶縁性、熱伝導性および弾性を有する薄いシートである絶縁シート43を介して配置されている。そして、例えば、図示しない複数のねじなどにより、基板41が取付面26に対して絶縁された状態で熱的に接続されて固定されている。図３に示すように、基板41の実装面には、絶縁層44が形成されているとともに、この絶縁層44上に配線パターン45が形成されている。基板41の中央部には、基体12の配線孔31と連通する貫通孔46が開口され、この貫通孔46を点灯回路16側のコネクタ29およびリード線30が挿通可能になっている。また、基板41の配線パターン45より外側領域には、レンズユニット18（表面部材67）と熱的に結合するための複数の結合孔47が開口されている。結合孔47は、配線パターン45に対して離間配置されているのが望ましい。つまり、後述する支持部68の挿入部72が結合孔47に挿入されたときに、支持部68と配線パターン45とが接触等しない程度に、離間配置されているのが望ましい。
【００１７】
各発光部42は、基板41の実装面に互いに離間して実装された、接続端子付きのＳＭＤ(Surface Mount Device)パッケージである。各発光部42は、ベース48に設けられた窪み部に発光素子としてのＬＥＤ素子49が搭載されて接続端子と電気的に接続されているとともに、この窪み部に蛍光体を含有した封止樹脂50がＬＥＤ素子49を封止するように充填されてＬＥＤ素子49を覆っている。そして、例えばＬＥＤ素子49は青色光を発し、封止樹脂50はＬＥＤ素子49が発した青色光によって励起されて主に黄色光を発する蛍光体を含有したシリコーン樹脂などの透明樹脂である。したがって、発光部42の表面である封止樹脂50の表面が発光面となり、この発光面から白色系の照明光が放射される。なお、発光部42は、例えば基板41の実装面に複数のＬＥＤ素子を実装し、複数のＬＥＤ素子全体を封止樹脂50によって覆った、いわゆるＣＯＢ(Chip On Board)モジュールでもよい。
【００１８】
基板41の配線パターン45上には、各発光部42の接続端子が電気的に接続されている。さらに、配線パターン45上にはコネクタ51が電気的に接続され、このコネクタ51に点灯回路16側のコネクタ29が接続される。
【００１９】
また、図１、図２、図４および図５に示すように、発光装置13のレンズユニット18は、複数の発光部42に対応した複数のレンズ61、および複数のレンズ61を一体に保持した金属体62を備えている。
【００２０】
レンズ61は、透光性を有する合成樹脂、あるいはガラスなどの部材により形成されている。レンズ61は、レンズ61の一端側に設けられた入射部63と、レンズ61の他端側に設けられた出射部64とを備えている。そして、レンズ61は、入射部63から入射した発光部42の光を略全て出射部64から出射させる全反射型レンズである。
【００２１】
レンズ61は、入射部63側から出射部64側へと徐々に拡径するように形成されており、外周面が光を出射部64へと反射させる曲面（回転楕円面、あるいは放物面）状の反射面となっている。また、入射部63は、発光部42からの光を入射する入射凹部を有している。また、出射部64は、ランプ軸に対して交差（直交）する方向に沿う平面状の出射面65を有している。
【００２２】
レンズ61の周面には、出射部64の周面であって最も径が大きい位置に、金属体62（表面部材67）に嵌合する嵌合部66が形成されている。嵌合部66は、レンズ61の周面から突出する突起であり、レンズ61の全周に亘って突設されている。
【００２３】
また、金属体62は、例えばアルミニウムなどの金属材料によって、表面部材67と、この表面部材67の他端側の面である裏面から突出する複数の支持部68とが一体に形成されている。本実施形態では、支持部68は表面部材67の他端側の面に３本形成されている。それらは、それぞれの中心部を結んだ時に正三角形状に配置されているとともに、その正三角形の重心が表面部材67の中心と略一致するように配置されている。このように、支持部68は、複数で構成され、かつ基板41を均等な力で押さえることが可能な配置とされているのが望ましい。
【００２４】
表面部材67は、円形の平板状に形成され、基体41の凹部23に嵌合可能とされている。表面部材67には、複数のレンズ61が嵌合される複数の開口部69が形成されている。開口部69の周縁には、嵌合されたレンズ61を保持する保持部70が形成されている。保持部70は、レンズ61の突起である嵌合部66が嵌り込む溝部によって構成されている。そして、レンズユニット18を組み立てる場合には、レンズ61を表面部材67の一端側の面である表面側から開口部69に挿入し、レンズ61の嵌合部66を保持部70に嵌め込むことにより、レンズ61と表面部材67（金属体62）とを一体化できる。組立状態では、レンズ61の出射面65と表面部材67の一端側の表面とが面一となっている。
【００２５】
表面部材67の周面には、基体12の凹部23に設けられた保持部に嵌り込んで固定される図示しない嵌合部が形成されている。そのため、表面部材67の周縁部が基体12と熱的に結合されている。
【００２６】
支持部68は、表面部材67の開口部69とは異なる位置でかつ基板41の結合孔47に対応する位置で、表面部材67の他端側の面である裏面から突出する支柱によって構成されている。支持部68の先端には、基板41の実装面に当接する段部である当接面71が形成されているとともに、この当接面71から基板41の結合孔47に挿入される挿入部72が突出形成されている。挿入部72は、結合孔47に圧入して固定されたり、例えばシリコーン樹脂などの接着剤で結合孔47に固定されている。したがって、複数の支持部68が基板41に固定されるとともに熱的に結合され、複数の支持部68によって表面部材67と基板41とが熱的に結合されている。なお、支持部68（挿入部72）の先端は、結合孔47および絶縁シート43を貫通して基体12の取付面26に当接して熱的に結合してもよいし、基体12の取付面26に当接していなくてもよい。
【００２７】
また、図１に示すように、絶縁カバー14は、例えばＰＢＴ樹脂などの絶縁材料により、一端側へ向けて開口する円筒状に形成されている。この絶縁カバー14は、基体12の凹部24に嵌合される円筒状の本体部81と、この本体部81の他端側に連続し基体12の凹部24から突出する給電部82とを一体に備えている。そして、図２に示すように、給電部82の外面には、ソケットに係止するための溝状の係止凹部83が、互いに対向する両側に一対設けられている。
【００２８】
また、給電端子15は、例えば、ＧＵ５．３形などの一般照明電球用のソケットに接続可能なもので、絶縁カバー14の他端から突出する一対の接続ピン85，85を備えている。
【００２９】
また、点灯回路16は、発光モジュール17のＬＥＤ素子49に対して定電流を供給する回路である。点灯回路16は、回路を構成する複数の回路素子が実装された回路基板87を有している。回路基板87は、絶縁カバー14の軸方向に沿って挿入されて絶縁カバー14内にて本体部81ないし給電部82に亘って収納されている。点灯回路16の入力側には、給電端子15の接続ピン85，85がそれぞれ電気的に接続されている。点灯回路16の出力側には先端にコネクタ29を有するリード線30が接続され、このコネクタ29およびリード線30が基体12の配線孔31および基板41の貫通孔46を通じて基板41の実装面側に引き出され、このコネクタ29が発光モジュール17のコネクタ51に接続されている。
【００３０】
また、図６には、ランプ装置11を使用するダウンライトである照明装置91を示す。照明装置91は、器具本体92を有し、この器具本体92内にソケット93および反射体94が配設されている。ソケット93は、ランプ装置11の給電端子15の接続ピン85，85が挿入されて電気的に接続される図示しない接点を内部に備えた挿入孔を有する略円柱状のソケット本体95と、このソケット本体95の両側に可動的に設けられた保持ばね96，96とを有している。そして、ランプ装置11は、接続ピン85，85を挿入孔に挿入して接点と電気的に接続することで、保持ばね96，96が係止凹部83，83に嵌合し、ソケット93に保持されるようになっている。
【００３１】
そうして、ランプ装置11を照明装置91のソケット93に装着して通電すると、点灯回路16が動作し、発光モジュール17の複数の発光部42のＬＥＤ素子49に電力が供給され、ＬＥＤ素子49が発光し、発光部42から光が放出される。発光部42から放出された光は、入射部63からレンズ61に入射するとともにレンズ61の出射面65から所定の配光方向に出射する。
【００３２】
また、発光時にＬＥＤ素子49が発生する熱は、基板41に熱伝導され、この基板41から絶縁シート43を介して基体12の取付面26に熱伝導され、複数の放熱フィン22を含む基体12の表面から外気中に放熱される。
【００３３】
ＬＥＤ素子49から基板41に熱伝導された熱の一部は、基板41に熱的に結合されている複数の支持部68から表面部材67に熱伝導され、表面部材67の表面から外気中に放熱される。
【００３４】
表面部材67の周縁部が基体12と熱的に結合されているため、表面部材67と基体12との間で低温側に熱が移動して放熱される。
【００３５】
このように、本実施形態の発光装置13によれば、ＬＥＤ素子49が発生する熱を基体12および基板41からレンズユニット18の金属製の表面部材67に効率よく伝えることができるとともにこの金属製の表面部材67から外気中に効率よく放熱することができ、レンズユニット18からの放熱性を向上できる。
【００３６】
しかも、支持部68により、表面部材67を基板41に対して支持できるとともに、ＬＥＤ素子49が発生する熱を基板41から表面部材67に効率よく伝えることができる。また、支持部68は、基板41の実装面に当接する当接面71を備えるとともに、複数形成され、かつそれらは基板41を均等な力で押えることが可能な配置となっているため、基板41と表面部材67との間隔をいずれの場所においても同じ長さに維持することが可能となる。これにより、いずれのレンズ61とＬＥＤ素子49の間隔も同じ距離だけ離間させることができるため、レンズ61から出射する光の特性を安定させることができるとともに、レンズ61とＬＥＤ素子49が接触して、樹脂製であるレンズ61が溶融する等の不具合の発生を抑制することができる。
【００３７】
このような発光装置13を用いたランプ装置11では、ＬＥＤ素子49が発生する熱を、基体12から放熱することに加えて、光を出射するレンズユニット18からも十分な放熱効果が得られるため、ランプ装置11全体での放熱性を向上できる。
【００３８】
ランプ装置11は器具本体92内に収容されるため、基体12からの放熱性が十分でない場合もあるが、器具本体92の開口側に対向するランプ装置11の光を出射する側、すなわちレンズユニット18からの放熱性を確保することができる。
【００３９】
また、表面部材67にレンズ61が嵌合される開口部69が形成され、この開口部69の周縁にレンズ61を保持する保持部70が形成されているため、レンズ61を開口部69に嵌め込むことにより容易に組み立てることができるとともに、組み立て状態においてレンズ61を表面部材67に確実に保持することができる。
【００４０】
次に、図７に、第２の実施形態を示す。なお、第１の実施形態と同じ構成および作用効果については同じ符号を用いてその説明を省略する。
【００４１】
レンズ61の嵌合部66を溝部とし、表面部材67の保持部70を突起としている。この場合にも、レンズ61を開口部69に嵌め込むことにより容易に組み立てることができるとともに、組み立て状態においてレンズ61を表面部材67に確実に保持することができる。
【００４２】
次に、図８に、第３の実施形態を示す。なお、各実施形態と同じ構成および作用効果については同じ符号を用いてその説明を省略する。
【００４３】
嵌合部66をレンズ61の外周面にて構成し、保持部70をレンズ61の外周面が嵌合する嵌合面に形成し、例えばシリコーン樹脂などの接着剤によって接着固定するようにする。
【００４４】
なお、レンズユニット18のレンズ61は、中央に１つでもよいし、２つ以上の複数でもよい。
【００４５】
また、支持部68は、正方形状となるように４本配置したり、複数本を不規則に配置してもよい。支持部68は、表面部材67に溶接等により接合することで、一体化したものであってもよい。
【００４６】
また、ランプ装置11の給電端子15は、接続ピン85に限らず、エジソン式の口金でもよい。
【００４７】
また、発光装置13は、ランプ装置11以外の照明機器やその他の機器にも適用できる。
【００４８】
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。
【符号の説明】
【００４９】
11    ランプ装置
12    基体
13    発光装置
15    給電端子
16    点灯回路
17    発光モジュール
18    レンズユニット
23    凹部
41    基板
49    発光素子としてのＬＥＤ素子
61    レンズ
67    表面部材
68    支持部
69    開口部
70    保持部
91    照明装置
93    ソケット
【図１】
2014154230.tif 000003
【図２】
2014154230.tif 000004
【図３】
2014154230.tif 000005
【図４】
2014154230.tif 000006
【図５】
2014154230.tif 000007
【図６】
2014154230.tif 000008
【図７】
2014154230.tif 000009
【図８】
2014154230.tif 000010