(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、この基板の中央領域に実装された発光素子、および前記基板の周辺領域に設けられた電源回路を有する発光モジュールと；
金属板およびこの金属板の表面に設けられた樹脂部を有する本体部、この本体部の一端側に設けられた口金、および前記本体部の他端側に設けられ前記基板を配設する基板配設部を有し、前記基板配設部には前記基板の前記中央領域と前記周辺領域との間に対応して前記樹脂部から環状に突出された環状突部が設けられ、この環状突部の内側に前記金属板が露出されている筐体と；
前記環状突部の内側に充填されており、前記基板および前記金属板にそれぞれ接触された熱伝導部材と；
を具備し、
前記環状突部は、前記本体部から突出する先端面に前記基板を配設する配設面を有するとともに、この配設面の一部に設けられ前記環状突部の内側に連通する溝部を有し、
前記基板は、前記溝部に対向して開口する窓部を有する
ことを特徴とするランプ装置。
【請求項２】
請求項１記載のランプ装置と；
前記ランプ装置の前記口金が装着されるソケットと；
を具備す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、およびこのランプ装置を用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばＧＸ５３形口金、ＧＨ７６ｐ形口金およびＧＨ６９ｈ形口金などの口金を用いたフラット形のランプ装置がある。
【０００３】
このランプ装置は、基板に発光素子が実装された発光モジュール、発光モジュールに電源を供給する電源回路、これら発光モジュールおよび電源回路を収容する筐体などを備えている。発光モジュールの基板は熱伝導部材を介して筐体に配設され、発光素子が点灯時に発生する熱を筐体側に効率よく放熱するようにしている。筐体には、発光素子から伝わる熱を効率よく放熱するために金属部材を用いている場合がある。
【０００４】
また、基板に発光素子ととともに電源回路を一体に設けた発光モジュールがある。この発光モジュールの場合、基板上の発光素子の熱を筐体側に伝えるために基板を筐体に密着するように配設しなければならないが、この基板に設けられている電源回路においては筐体の金属部材に対する絶縁距離をとりにくくなり、電源回路の絶縁性の確保が難しくなる。
【０００５】
また、熱伝導部材は比較的高価であることから使用量を低減することが好ましいが、熱伝導部材による基板から筐体側への放熱性は確保しなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−５５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、基板の電源回路の絶縁性を確保するとともに、発光素子の放熱性を確保しながら熱伝導部材の使用量を低減することが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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態のランプ装置は、発光モジュール、筐体および熱伝導部材を備える。発光モジュールは、基板、基板の中央領域に実装された発光素子、および基板の周辺領域に設けられた電源回路を有する。筐体は、金属板および金属板の表面に設けられた樹脂部を有する本体部、本体部の一端側に設けられた口金、および本体部の他端側に設けられ基板を配設する基板配設部を有する。基板配設部には基板の中央領域と周辺領域との間に対応して樹脂部から環状に突出された環状突部が設けられ、環状突部の内側に金属板が露出されている。熱伝導部材は、環状突部の内側に充填されており、基板および金属板にそれぞれ接触されている。環状突部は、本体部から突出する先端面に基板を配設する配設面を有するとともに、配設面の一部に設けられ環状突部の内側に連通する溝部を有する。基板は、溝部に対向して開口する窓部を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、基板の電源回路の絶縁性を確保するとともに、発光素子の放熱性を確保しながら熱伝導部材の使用量を低減することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態を示すランプ装置の断面図である。
【図２】同上ランプ装置の分解斜視図である。
【図３】同上ランプ装置の発光モジュールおよび筐体の正面図である。
【図４】同上ランプ装置を用いた照明装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、一実施形態を、図１ないし図４を参照して説明する。
【００１２】
図１および図２に、フラット形のランプ装置10を示す。なお、以下、ランプ装置10の前面側（他端側）である光照射方向を下側、光照射方向に対して反対の背面側（一端側）である口金側を上側として説明する。
【００１３】
ランプ装置10は、筐体11、この筐体11内に配設された発光モジュール12および反射体13、筐体11の下部に取り付けられた透光カバー14を備えている。
【００１４】
そして、筐体11は、本体部20を備えている。この本体部20の上側に一対の電極ピン21を有する口金22が設けられ、本体部20の下側に発光モジュール12の基板を配設する基板配設部23が設けられている。口金22は、例えばＧＸ５３形口金である。
【００１５】
本体部20は、環状部24、この環状部24の外周から下方に突出する円筒状の外周部25、および環状部24の内周から段差部26を介して下方に突出する基板配設部23を備えている。さらに、環状部24の内周からは、口金22を構成する円筒状の突出部27が上方に突設されている。また、環状部24の下側で外周部25と基板配設部23（段差部26）との間に環状の空間部28が形成されている。
【００１６】
筐体11は、金属板29および一対の電極ピン21を樹脂部30で覆うインサート成形によって一体に形成されている。
【００１７】
金属板29は、例えばアルミニウム等の金属の平板をプレス成形して、基板配設部23、環状部24および外周部25に亘る形状に形成されている。すなわち、金属板29は、基板配設部23に配設される平板状の金属板部29a、基板配設部23と環状部24との間で屈曲されて段差部26に配設される筒状の金属板部29b、環状部24に配設される環状の金属板部29c、および外周部25に配設される金属板部29dを備えている。金属板29には複数の孔が形成されており、その孔に樹脂部30が回り込むことにより、金属板29と樹脂部30とが一体に結合されている。さらに、金属板29の金属板部29aには樹脂部30が回り込んでおらずに下側に開口している複数の孔部29eが形成され、金属板部29eには電極ピン21のインサート位置に対応して一対の孔部29fが形成されている。
【００１８】
樹脂部30は、絶縁性を有する樹脂材料によって、基板配設部23、環状部24、外周部25および突出部27を形成している。
【００１９】
また、基板配設部23は、環状部24よりも下方に突出されている。この基板配設部23の周辺部には、樹脂部30から下方に環状に突出する環状突部31が設けられている。環状突部31の内側には円形の開口部32が形成され、この開口部32から金属板29が露出されている。環状突部31の先端面には発光モジュール12の基板を配設する略環状の配設面33が設けられ、この配設面33の一部には環状突部31の内側および外側に連通する溝部34が設けられている。溝部34は、本実施形態では環状突部31の中心に対して対称となる２箇所に一対設けられているが、少なくとも１箇所に設けられていればよい。
【００２０】
環状突部31の内側には、例えばシリコーン樹脂などの熱伝導部材35が充填されている。この熱伝導部材35は、基板配設部23に配設される発光モジュール12の基板、および金属板29にそれぞれ接触されており、発光モジュール12の基板から金属板29に熱伝導可能としている。熱伝導部材35の一部は、金属板29の孔部29eに進入されているとともに、環状突部31の溝部34に進入されている。
【００２１】
環状部24には、口金22の中心に対して対称位置に、樹脂部30から一対のボス部36が下方へ向けて突設されているとともに、このボス部36内に電極ピン21が固定されている。ボス部36は空間部28に突出され、ボス部36の下端は基板配設部23（環状突部31）よりも下方に突出されている。そして、一対のボス部36と一対の溝部34とは、それぞれ筐体11の中心から同じ径方向に直線状に位置されている。また、環状部24の下面には、樹脂部30が開口されて金属板29が露出する複数の孔37が形成されている。孔37は、環状部24の周方向に沿って長孔状に形成されている。
【００２２】
外周部25の内側には、発光モジュール12の基板を位置決めする複数の位置決め部38、および反射体13を位置決めする複数の位置決め部39がそれぞれ突設されているとともに、透光カバー14を取り付ける複数の取付部40が形成されている。さらに、外周部25の内側には、発光モジュール12の基板の外周側を配設する外周側配設面41が形成されている。外周側配設面41は環状突部31の配設面33と平行な面に形成されている。
【００２３】
突出部27の外周面には、口金22の中心に対して対称位置であって一対の電極ピン21が配置される位置からずれた位置に、一対のＬ字形のキー溝42（図４参照）が形成されている。突出部27の内側には上方に開放される開放空間43が形成され、この開放空間43の底部に基板配設部23が設けられている。
【００２４】
また、電極ピン21は、導電性を有する金属材料によって形成されている。電極ピン21は、ボス部36に固定される基部44、およびこの基部44の上端から突出するピン部45を有している。基部44には、ボス部36に固定される固定部46が突設されているとともに、下方に開口するねじ孔47が形成されている。ピン部45の先端には、径大部48が形成されている。そして、電極ピン21の下端は、ボス部36の下端よりも下方に突出しているか、ボス部36の下端と面一に配設されている。
【００２５】
次に、発光モジュール12は、基板50、この基板50の一面である表面（下面）に実装された複数の発光素子51、基板50に設けられた電源回路52およびこの電源回路52の複数の回路部品53、基板50に電気的に接続固定された一対の接続部材54（図３参照）を備えている。
【００２６】
基板50は、円板状のプリント配線基板であって、表面、および他面である裏面（上面）の両面に配線パターンが形成された両面実装基板である。基板50は、筐体11の外径に近い大きさで、筐体11の外周部25の内側に挿入されて、環状突部31の配設面33および外周側配設面41に配設されている。基板50の周縁には、複数の溝部55が形成されており、これら溝部55が筐体11の位置決め部38にそれぞれ嵌り込んで、基板50が筐体11に位置決めされている。
【００２７】
基板50の中央領域に発光素子51を実装する発光素子実装領域56が形成され、基板50の周辺領域に電源回路52を設けて回路部品53を実装する回路部品実装領域57が形成されている。基板50の中央領域と周辺領域との間、つまり発光素子実装領域56と回路部品実装領域57との間には、環状突部31の配設面33に配設される配設領域58が形成されている。この配設領域58に、環状突部31の１つの溝部34に対向する窓部59が形成されている。窓部59は、円形の孔で、環状突部31の内周位置よりも外径側にずれた溝部34の中心に対向されている。基板50の周辺には、外周側配設面41に配設される外周側配設領域60が形成されている。
【００２８】
基板50の周辺領域に、基板50の中心に対して対称位置であって一対のボス部36および一対の電極ピン21の位置に対応した位置に、接続部材54が配設される一対の孔部61が設けられている。これら孔部61は、円形で、ボス部36が貫通可能とする孔径に形成されている。
【００２９】
そして、基板50の表面の発光素子実装領域56には、複数の発光素子51を実装するとともに実装された複数の発光素子51を直列または直並列に接続する配線パターンが形成されている。基板50の表面および裏面の回路部品実装領域57には、電源回路52を構成するとともに複数の回路部品53を実装する配線パターンが形成されている。発光素子実装領域56の配線パターンと回路部品実装領域57の配線パターンとは配線領域58に形成される配線パターンによって電気的に接続されている。
【００３０】
また、発光素子51は、例えば、表面実装形のＬＥＤが用いられている。複数の発光素子51は、基板50の表面の発光素子実装領域56に設けられている配線パターンに、はんだ付け接続されている。なお、発光素子51は、ＬＥＤに限らず、有機ＥＬなどの他の発光素子を用いてもよい。
【００３１】
また、電源回路52は、一対の電極ピン21から入力される交流電力を整流および平滑する整流回路、この整流回路からの出力をスイッチング素子のスイッチング動作によって直流電源に変換して発光素子51に供給するコンバータ、およびスイッチング素子を制御する制御部などを備えている。
【００３２】
電源回路52の回路部品53は、複数の表面実装部品、および複数のリード部品を備えている。表面実装部品は、例えば、トランジスタ、抵抗、コンデンサ、およびＩＣなどであり、基板50の裏面で回路部品実装領域57の配線パターンに、はんだ付け接続されている。リード部品は、例えば、電解コンデンサやインダクタなどであり、リード部品本体が基板50の表面の回路部品実装領域57に配置され、リード部品本体から突出するリード線が基板50を貫通するとともに基板50の裏面で回路部品実装領域57の配線パターンにはんだ付け接続されている。
【００３３】
また、接続部材54は、いわゆるラグ端子と呼ばれる端子によって構成されている。接続部材54の一端側が孔部61の側部で基板50の表面側に固定され、他端側が孔部61上に配置されている。接続部材54の一端側には、基板50を貫通するとともに基板50の裏面で回路部品実装領域57の配線パターンにはんだ付け接続される複数の接続片が設けられている。一対の接続部材54は、電源回路52の交流電力を入力する入力部に電気的に接続されている。
【００３４】
そして、プレートワッシャ62およびスプリングワッシャ63が装着されたねじ64を、接続部材54を通じて、電極ピン21のねじ孔47に螺着することにより、接続部材54が電極ピン21に圧接して電気的に接続されるとともに、基板50の裏面が基板配設部23に押圧された状態で、基板50が筐体11に固定されている。
【００３５】
次に、反射体13には、中央に発光素子51が対向する開口部70が形成され、この開口部70の周囲から下方へ向けて拡開する反射面部71が形成され、この反射面部71の下端から外径方向にカバー部72が形成されている。カバー部72は筐体11との間で回路部品53を覆っている。反射体13の周辺部には、筐体11と透光カバー14との間に挟み込まれて保持されるフランジ部73が形成され、このフランジ部73に筐体11の位置決め部39に嵌り込む溝部74が形成されている。
【００３６】
次に、透光カバー14は、透光性および拡散性を有する合成樹脂で円盤状に形成されている。透光カバー14の周辺部には、筐体11の外周部25の内側に嵌め込まれる嵌め込み部80が突設されている。嵌め込み部80の複数箇所には、筐体11の外周部25の取付部40にそれぞれ取り付けられて透光カバー14を筐体11に固定する爪部81が突設されている。
【００３７】
次に、ランプ装置10の組み立てについて説明する。
【００３８】
筐体11の口金22を下方、筐体11の内側を上方に向けた状態で、筐体11の環状突部31の内側に、流動性を有する状態にある例えばシリコーン樹脂などの熱伝導部材35を所定量注入する。
【００３９】
このとき、熱伝導部材35は、環状突部31の内側の金属板29上に注入され、金属板29上を広がっていくが、環状突部31の内周壁で堰き止められ、環状突部31の外側に広がることはない。
【００４０】
熱伝導部材35の注入量は、環状突部31の内側空間の容積よりも少し多い量とされる。熱伝導部材35の流動性が比較的高い場合には、熱伝導部材35が環状突部31の内側全体に空間がなくなるように広がり、表面張力によって熱伝導部材35が環状突部31よりも高く盛り上がる状態となる。また、熱伝導部材35の流動性が比較的低い場合には、熱伝導部材35が環状突部31の内側全体には広がらないこともあるが、熱伝導部材35が環状突部31よりも高く盛り上がった状態となる。
【００４１】
そして、筐体11の内側に発光モジュール12を挿入し、基板50の溝部55を筐体11の位置決め部38に嵌め込むとともに、基板50の孔部61にボス部36を通して、基板50を筐体11側に押し付ける。
【００４２】
このとき、基板50の裏面が環状突部31よりも高く盛り上がっている熱伝導部材35に接触し、基板50の裏面で熱伝導部材35を筐体11側に押圧する。基板50の裏面で押圧される熱伝導部材35は環状突部31に内側全体に空間がなくなるように広がり、環状突部31の内側空間の容積よりも多い分の熱伝導部材35が環状突部31の先端の配線面33よりも低い一対の溝部34から環状突部31の外側へ向けて流出する。基板50の裏面が環状突部31の設置面33および外周側配設面41に接触することにより、筐体11側への基板50の押し付けが規制される。
【００４３】
基板50には一方の溝部34に対向して窓部59が設けられているため、一方の溝部34に流出した熱伝導部材35を窓部59から確認することができる。
【００４４】
発光モジュール12を筐体11内に配置した状態では、基板50の孔部61上に配設されている接続部材54が電極ピン21の端面に対向配置される。この状態では、接続部材54は電極ピン21の端面から離反している。
【００４５】
そして、プレートワッシャ62およびスプリングワッシャ63を装着したねじ64を、接続部材54を通じて、電極ピン21のねじ孔47に螺着する。このねじ64により、接続部材54を電極ピン21の端面に押し付けるように接続部材54を変位させながら、ねじ64と電極ピン21の端面との間に接続部材54、プレートワッシャ62およびスプリングワッシャ63を挟み込んで締め付け固定する。
【００４６】
このねじ64による固定状態では、接続部材54が電極ピン21の端面に接触し、接続部材54と電極ピン21とが電気的に接続され、また、接続部材54がプレートワッシャ62に接触し、接続部材54と電極ピン21とがプレートワッシャ62、スプリングワッシャ63およびねじ64を通じて電気的に接続される。したがって、発光モジュール12の電源回路52と電極ピン21とが電気的に接続される。また、ねじ64で締め付け固定される接続部材54により、基板50が配設面33や熱伝導部材35を含む基板配設部23に押し付けられて、基板50が筐体11に固定される。
【００４７】
基板50の中央領域に実装されている発光素子51は、基板50を介して熱伝導部材35の領域内に位置されている。基板50の外周領域に設けられている電源回路52の回路部品53のうちのリード部品のリード線は、環状突部31の外径側の空間部28に突出され、環状部24の金属板29との間に絶縁性を確保することが可能な距離が形成されている。
【００４８】
その後、熱伝導部材35を硬化させる。熱伝導部材35は、基板配設部23の金属板29および樹脂部30と基板50の裏面とにそれぞれ接触され、基板配設部23と基板50とを熱的に接続する。熱伝導部材35の一部は、金属板29の複数の挿通孔29eに進入しており、金属板29に熱的に接続されている。
【００４９】
そして、筐体11の内側に反射体13を挿入し、筐体11に透光カバー14を取り付ける。このとき、透光カバー14の嵌め込み部80で反射体13のフランジ部73を筐体11内に押し込んで筐体11との間に挟持する。さらに、透光カバー14で筐体11内に押し込まれる反射体13の開口部70の周縁部分が基板50に当接し、基板50を基板配設部23に押し付ける。
【００５０】
なお、ランプ装置10の組み立て順序はこのような順序に限定されるものではない。
【００５１】
次に、図４には、ランプ装置10を用いる照明装置90を示す。照明装置90は、例えばダウンライトである。照明装置90は、器具本体91、ソケット92、およびランプ装置10を備える。
【００５２】
器具本体91は、下方に開口され、反射体としても構成されている。
【００５３】
ソケット92は、ソケット本体93、およびこのソケット本体93内に収容された端子を備えている。ソケット本体93は、絶縁性を有する樹脂製で環状に形成され、中央にはランプ装置10の突出部27が挿通される挿通孔94が形成されている。
【００５４】
ソケット本体93の下面には、ソケット92の中心に対して対称位置に、ランプ装置10の各電極ピン21を差し込んで回動する一対の接続孔95が形成されている。これら接続孔95は、ソケット本体93の周方向に沿って長い長孔で、その一端には電極ピン21の径大部48が挿通可能な挿脱孔96が形成されている。各接続孔95の内側に、接続孔95に差し込まれた電極ピン21が電気的に接続される端子が収容されている。
【００５５】
ソケット本体93の内周面には、口金22の電極ピン21を接続孔95に差し込んで回動するのに伴って、口金22の突出部27の外周面に形成されている略Ｌ字形のキー溝42に嵌り込んで口金22をソケット本体93に支持するキー97が突設されている。
【００５６】
そして、ランプ装置10をソケット92に装着した状態で、ソケット92の端子およびランプ装置10の電極ピン21を通じて電源回路52に交流電力を供給することにより、電源回路52が交流電力を所定の直流電力に変換して発光素子51に供給し、発光素子51が発光する。
【００５７】
発光素子51の光は、反射体13内を通過するとともに透光カバー14を透過して照明空間に照射される。
【００５８】
発光時に発光素子51が発生する熱は、主に、基板50に熱伝導され、この基板50から熱伝導部材35を通じて筐体11の金属板29に熱伝導される。金属板29の中央部で基板50から熱伝導される熱は、金属板29の外径方向に拡散し、金属板29の全域で金属板29から樹脂部30に熱伝導される。これにより、樹脂部30に熱伝導された熱が樹脂部30の表面から空気中に放熱される。また、口金22はソケット92に接続されているため、口金22からソケット92側にも放熱される。
【００５９】
そして、本実施形態のランプ装置10では、筐体11の基板配設部23に、基板50の中央領域（発光素子実装領域56）と周辺領域（回路部品実装領域57）との間に対応して樹脂部30から環状に突出する環状突部31を設け、この環状突部31に基板50を配設するため、基板50の周辺領域（回路部品実装領域57）に設けられている電源回路52と筐体11の金属板29との間の距離を大きくとり、基板50の電源回路52の絶縁性を確保することができる。
【００６０】
さらに、環状突部31の内側に熱伝導部材35を充填することで、発光素子51の放熱性を確保しながら、熱伝導部材35の使用量を低減することができ、ランプ装置10を安価にできる。
【００６１】
また、環状突部31の溝部34によって、基板50を筐体11側に押し付けた際の熱伝導部材35の流出箇所を一定にすることができ、そして、その溝部34に対向して基板50に窓部59を設けておくことで、熱伝導部材35が充填されていることを確認することができる。すなわち、筐体11の基板配設部23は基板50によって覆われてしまうため、基板50に窓部59がない場合には熱伝導部材35が充填されているか否かを確認することはできないが、基板50に窓部59があることにより、窓部59を通じて熱伝導部材35が充填されているか否かを確認することができ、ランプ装置10の良否を判定することができる。
【００６２】
また、金属板29は、基板配設部23と環状部24との間において、直線状ではなく、環状突部31に対応して屈曲させているため、すなわち金属板部29bを設けているため、金属板29の表面積が増加され、放熱性を向上させることができる。
【００６３】
また、筐体11の環状部24の内側において、樹脂部30に、環状部24の周方向に沿って長孔状の孔37を設けて金属板29を露出させているため、ランプ装置10内の発光素子51や電源回路52が発生する熱を放熱することができる。
【００６４】
なお、本実施形態の構成は、ＧＸ５３形口金を備えたランプ装置に限らず、ＧＨ７６ｐ形口金やＧＨ６９ｈ形口金を備えたランプ装置にも適用できる。
【００６５】
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】
【００６６】
10    ランプ装置
11    筐体
12    発光モジュール
20    本体部
22    口金
23    基板配設部
29    金属板
30    樹脂部
31    環状突部
33    配設面
34    溝部
35    熱伝導部材
50    基板
51    発光素子
52    電源回路
59    窓部
90    照明装置
92    ソケット
【図１】
0006646255.tif 000002
【図２】
0006646255.tif 000003
【図３】
0006646255.tif 000004
【図４】
0006646255.tif 000005