JP6150977B2 - 照明用光源及び照明装置 - Google Patents

Description

本発明は照明用光源に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）とは、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＰなどの化合物半導体（ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）材料の変更により発光源を構成することによって、多様な色の光を具現できる半導体素子のことをいう。

このような発光素子は、優れた単色性ピーク波長を有し、光効率性に優れ、小型化が可能であるという長所と、低消費電力で環境にやさしいという観点からＴＶ、パソコン、照明、自動車などの様々な分野で広く使用されており、その活用分野も拡大されつつある。

また、このようなＬＥＤを光源として使用する照明用光源及び照明装置は、既存の白熱灯やハロゲンランプに比べて寿命が長いため、強い関心を集めている。

しかし、ＬＥＤは、印加される電流が増大するにつれて多くの熱を発生し、この熱は発光効率を低下させ、寿命を短縮させる原因となる。

そこで、照明装置の長所である長寿命を維持するためには、熱放出を極大化するとともに、光効率を向上できる構造の研究が必要となり、このため、放熱及び光効率をより効率的に向上させるための照明用光源に対する構造の改善、さらに、照明装置への装着及び分離を容易にするための規格化が進められている。

本発明の一目的は、構造が簡単で、熱放出効率と光効率を向上させることができ、使用寿命及び製品信頼性の向上をもたらす照明用光源及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による照明用光源は、発光素子と、上記発光素子に電気信号を供給するパワーユニットモジュールと、上記発光素子を装着して上記発光素子の熱を外部に放出する支持部と、上記パワーユニットモジュールと上記支持部との間に備えられて上記パワーユニットモジュールを上記発光素子及び上記支持部から電気的に絶縁された状態に装着する絶縁アダプタと、上記支持部上に、上記絶縁アダプタ、上記パワーユニットモジュール、及び上記発光素子が順に積層された構造の組立体を覆って保護するハウジング部と、を備え、上記パワーユニットモジュールは、中心部に貫通孔を備える回路ボード、及び該回路ボード上に実装された電子素子、及び上記ハウジング部の外側面に突出する形状を有して上記回路ボードの外周面に外部からの電気信号を受けるための端子部を含み、上記支持部は、中心部に所定高さに突出した実装部を備え、上記実装部の上面に装着される上記発光素子を、上記貫通孔を通して上記絶縁アダプタ上に装着された上記回路ボードよりも上部に位置するように配置し、上記ハウジング部は、上記組立体を内部に収容するための空間を備える胴体と、上記胴体の上端部から上記空間に向かって延長して上記発光素子を露出させる開放孔を備える反射面と、を含むことを特徴とする。

本発明の実施例によると、熱放出効率と光効率を向上させることができ、よって、使用寿命及び製品の信頼性を向上させる効果がある。

また、照明用光源の交換を簡単に行え、装置の維持・保守が容易になるという長所を有する。

本発明の一実施例による照明用光源を概略的に示す図面である。 図１の照明用光源を概略的に示す分解斜視図である。 図２の照明用光源におけるパワーユニットモジュール、絶縁アダプタ、支持部及び発光素子が結合された状態を概略的に示す図面である。 図２の照明用光源におけるハウジング部を概略的に示す図面である。 図２の照明用光源におけるカバーリングを概略的に示す図面である。 図１の照明用光源の断面を概略的に示す図面である。 図１の照明用光源の断面を概略的に示す図面である。 図１の照明用光源における支持部と反射部の構造を概略的に示す図面である。 本発明の一実施例による照明装置を概略的に示す図面で、照明用光源とソケット部の結合構造を概略的に示す図面である。 図８の照明装置が装着された状態を概略的に示す図面である。 図９の照明装置における照明用光源の交換方式を概略的に示す図面である。 本発明の一実施形態による照明用光源を構成するパワーユニットモジュールのブロック構成図である。 本発明の他の実施形態による照明用光源を構成するパワーユニットモジュールの駆動回路図である。

以下、図面を参考して、本発明の実施例による照明用光源及びその製造方法について説明する。しかし、本発明の実施例は、様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が以下で説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野において通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。

従って、図面における構成要素の形状及びサイズなどは、より明確な説明のために誇張することもあり、図面上において同一の符号で示される構成要素は同一の構成要素である。

図１から図７を参照し、本発明の一実施例による照明用光源について説明する。

図１及び図２に示すように、本発明の一実施例による照明用光源１０は、発光素子１００、パワーユニットモジュール２００、支持部３００、ハウジング部４００を含んで構成され、上記パワーユニットモジュール２００と上記支持部３００の間に備えられる絶縁アダプタ５００をさらに含むことができる。

上記支持部、絶縁アダプタ、パワーユニットモジュール及び発光素子は上記支持部上に順に積層された構造を有する組立体であり、上記ハウジング部は、上記組立体を囲むように、上記ハウジング部の下端部を介して上記組立体と締結される。また、上記ハウジング部の上端部には、出射される光を拡散させるための拡散板と、これを固定させるカバーリングとが締結される。

図１から図７を参照し、各構成要素について具体的に説明する。

上記発光素子１００は、外部から印加される電気信号により所定の波長の光を出射する半導体素子の一種であり、ＬＥＤチップ自体またはＬＥＤチップが装着されたＬＥＤパッケージを含むことができる。図面においては上記発光素子をＬＥＤパッケージとして示しているが、これに限定されるものではない。この場合、上記ＬＥＤチップは一般的なＬＥＤチップよりサイズを大きくしたＬＥＤチップ、または、発光効率が向上した高出力ＬＥＤチップを用いて１つのＬＥＤチップ、あるいは、このようなＬＥＤチップが装着された１つのＬＥＤパッケージを含むことができる。また、上記発光素子１２０は複数のＬＥＤチップまたは複数のＬＥＤチップが装着されたマルチチップパッケージ（ＭＣＰ）を含むことができる。

上記基板１１０は印刷回路基板（ＰＣＢ）の一種であり、エポキシ、トリアジン、シリコン、ポリイミドなどを含有する有機樹脂素材及びその他の有機樹脂素材で形成されたり、ＡｌＮ、Ａｌ_２Ｏ_３などのセラミック素材、または、金属及び金属化合物を素材にして形成されることができ、メタルＰＣＢの一種であるＭＣＰＣＢが放熱の面で好ましい。

上記発光素子１００が装着される上記基板１１０には、上記発光素子１００と電気的に接続される回路配線（図示せず）と耐電圧特性を有する絶縁層（図示せず）などが備えられることができる。

上記パワーユニットモジュール２００は、外部から印加される電気信号、具体的には、交流電源を直流電源に変換して上記発光素子１００を作動させる。発光素子１００を駆動するためのパワーユニットモジュール２００の具体的な回路構成については図１１と図１２を参照して後述する。

図２及び図３に示すように、上記パワーユニットモジュール２００は、回路ボード２１０及び上記回路ボード２１０上に実装された複数の電子素子２２０を含み、上記発光素子１００の周りに沿って上記発光素子１００を囲む構造で備えられる。具体的には、図示するように、上記回路ボード２１０は中心部に貫通孔２３０を備え、上記電子素子２２０は上記貫通孔２３０の周りに沿って少なくとも一側に複数個配置されることができる。また、上記発光素子１００は、上記パワーユニットモジュール２００と分離され、上記貫通孔２３０上に上記回路ボード２１０からの高さが変わる構造に配置されることができる。

上記回路ボード２１０は印刷回路基板（ＰＣＢ）の一種であり、エポキシ、トリアジン、シリコン、ポリイミドなどを含有する有機樹脂素材及びその他の有機樹脂素材からなることができ、例えば、ＦＲ−４、ＣＥＭなどを含むことができる。

上記回路ボード２１０は、図２及び図３に示すように、上記基板１１０と分離された別個の構成要素として備えられる。即ち、上記基板１１０上には上記発光素子１００のみが実装され、上記回路ボード２１０上には上記電子素子２２０のみが実装され、上記基板１１０は上記回路ボード２１０と分離及び離隔されて上記回路ボード２１０の上部に位置する。これにより、上記発光素子１００は上記ハウジング部４００の下端部から上記回路ボード２１０が位置する高さより高い位置に置かれることができ、この発光素子１００が位置する高さは調節可能である。このように、単一の基板上に上記発光素子と電子素子が実装される従来と異なり、基板を２つに分けて使用する構造の場合は、いずれか一方に欠陥が発生しても、全体ではない該当部分のみを交換するため維持・保守が容易になる。例えば、電子素子２２０の故障時、上記発光素子１００は交換することなく、上記回路ボード２１０と上記電子素子２２０のみを交換することができる。また、ＦＲ４またはＣＥＭを使用する上記回路ボード２１０と異なり、上記基板１１０はメタルＰＣＢを使用することができるため、単一基板（この場合、ＦＲ４またはＣＥＭを使用）を使用する従来に比べて優れた放熱性能を有する。また、上記発光素子１００が位置する高さを調節でき、光出力を増加させることができるという長所を有する。これについては後述する。

上記電子素子２２０は、上記発光素子１００に適正な電源を供給し、上記発光素子１００の駆動を制御することができる駆動回路素子を含み、具体的にはＥＭＩフィルター２０１、交流−直流変換部２０２、直流−直流変換部２０３などを含むことができる。これによって、外部から供給された商用交流電源により上記発光素子１００を駆動することができる。また、上記パワーユニットモジュール２００は、上記回路ボード２１０の外周面に外部からの電気信号を受けるための端子部２４０を備え、図１に示すように、上記端子部２４０は上記ハウジング部４００の外側面に突出する。

上記支持部３００は、図２及び図３に示すように上記発光素子１００が装着されて上記パワーユニットモジュール２００の中心部に配置されるように支持し、上記発光素子１００の熱を外部に放出する。上記支持部３００は、全体的に上記回路ボード２１０に対応する形状に形成され、上記回路ボード２１０の下面側に配置される。また、上記支持部３００の中心部には上記貫通孔２３０を通して所定高さだけ上記回路ボード２１０の上部に突出する実装部３１０を備え、上記実装部３１０の上面には上記発光素子１００が装着される。

これにより、上記実装部３１０上に装着される上記発光素子１００は上記実装部３１０の高さに応じて上記ハウジング部４００の下端部から上記回路ボード２１０が位置する高さより高い位置に置かれるようになる。上記発光素子１００が位置する高さ、即ち、上記回路ボード２１０を貫通して上部に突出する上記実装部３１０の高さは、その周りに沿って備えられる上記パワーユニットモジュール２００の電子素子２２０の大きさ及び高さなどを考慮して、上記実装部３１０上に装着される上記発光素子１００の光出力が増加するように調節できる。これについては後述する。

上記支持部３００は外周面に沿って形成される複数の突起部３２０を備え、図示するように、上記突起部３２０は上記ハウジング部４００の外側面に突出する。上記突起部３２０は、後述するソケット部との締結のための係止手段として作用する。図面においては上記突起部３２０を３つ設けて示しているが、これに限定されるものではない。上記支持部３００は、上記発光素子１００で発生する熱を効果的に外部に放出させるために金属及び放熱用プラスチックのような材質からなることができる。

上記絶縁アダプタ５００は、図２及び図３に示すように上記パワーユニットモジュール２００と上記支持部３００の間に備えられ、上記パワーユニットモジュール２００と上記支持部３００を電気的に絶縁させる。上記絶縁アダプタ５００は上記回路ボード２１０が装着される収容溝５１１が形成された収容部５１０と、上記収容部５１０の中心部に突出して形成されて上記貫通孔２３０を通して上記回路ボード２１０の上部に突出して配置され、上記実装部３１０が挿入される挿入孔５２１が形成された挿入部５２０とを含む。

上記挿入部５２０は上記実装部３１０に対応する高さに形成され、上記挿入孔５２１は上記実装部３１０のサイズ及び形状に対応するサイズ及び形状に形成されることが好ましい。よって、上記挿入部５２０の挿入孔５２１内に挿入された上記支持部３００の実装部３１０は、上記挿入部５２０とともに上記回路ボード２１０から同一高さで突出配置されることができ、上記発光素子１００は上記実装部３１０と挿入部５２０上に安定して実装されることができる。

このように、上記絶縁アダプタ５００は、上記パワーユニットモジュール２００と上記支持部３００の間の絶縁距離を確保するとともに、上記パワーユニットモジュール２００と上記発光素子１００の間に電気的ショートが発生することを防止することができる。

上記ハウジング部４００は、上記発光素子１００、上記パワーユニットモジュール２００及び上記支持部３００を覆って保護する。図４から図６に示すように、上記ハウジング部４００は、開放された下端部を介して上記発光素子１００、上記パワーユニットモジュール２００及び上記支持部３００を内部に収容するための空間４１１を備える胴体４１０と、上記胴体４１０の上端部から上記空間４１１に向かって下向きに延長し、上記発光素子１００を露出させる開放孔４２１を備える反射面４２０と、を含むことができる。また、上記胴体４１０と上記反射面４２０は一体に形成されることができる。上記胴体４１０の上端部には、拡散板４３０と、これを固定させるカバーリング４４０とが装着される。

上記ハウジング部４００は、上記胴体４１０の上端部に装着される上記拡散板４３０により上記発光素子１００を外部環境から保護する一方、上記発光素子１００から出射される光をより広範囲に照射させ光効率を向上させる。また、上記拡散板４３０は上記胴体４１０の上端部に締結される上記カバーリング４４０によって上記上端部に固定されることができる。

上記カバーリング４４０は、図５に示すように、その上面に複数の締結突起４４１を備える。具体的には、上記複数の締結突起４４１は、一部が上記カバーリング４４０の内周面に沿って所定の間隔離れて配列され、他の一部は上記カバーリング４４０の外周面に沿って所定の間隔離れて配列される。また、上記カバーリング４４０の外周面に沿って配列される各締結突起４４１は、上記内周面に沿って配列される各締結突起４４１の間に位置するように配列され、互いに交差するジグザグ状に配列される。

一方、図６に示すように、上記胴体４１０は、開放された下端部を介して上記パワーユニットモジュール２００と上記絶縁アダプタ５００及び上記発光素子１００が装着された上記支持部３００の組立体を、上記胴体４１０と上記反射面４２０の間の空間４１１内に収容する。上記胴体４１０の下端部にはその側面周りに沿って複数の締結溝４１２が形成され、上記締結溝４１２に上記絶縁アダプタ５００の収容部５１０の外側面に形成された固定突起５１２が係止されることで、上記空間４１１内に収容された上記組立体が上記胴体４１０から抜けることを防止する。また、上記胴体４１０の下端部の側面周りには、上記締結溝４１２のほか、上記パワーユニットモジュール２００の端子部２４０と上記支持部３００の突起部３２０を外側面にそれぞれ突出させる切開溝４１３が各端子部２４０及び突起部３２０に対応する位置に形成される。この場合、上記端子部２４０は、図示したように上記胴体４１０の下端部から一定高さの位置で上記胴体４１０の外側面に突出する。

上記反射面４２０の端部に形成される上記開放孔４２１には、上記発光素子１００が外部に露出するように配置される。上記反射面４２０は上記パワーユニットモジュール２００の電子素子２２０と干渉しないように折り曲げられた構造を有する。具体的には、上記反射面４２０は、図７に示すように、上記発光素子１００に垂直な光軸Ｏに対し第１傾斜角θ１で上記胴体４１０の上端部から下向きに傾斜して延びる第１面４２２と、上記光軸Ｏに対し第２傾斜角θで上記第１面４２２の端部から折り曲げられ傾斜して延びる第２面４２３と、を含む多面構造に形成されることができる。また、上記第２面４２３の端部には上記開放孔４２１が形成される。

上記第１傾斜角θ１は光軸Ｏと約４７度〜７０度の範囲を有し、上記第２傾斜角θ２は光軸と約１度〜６２度の範囲内で上記第１傾斜角θ１と同一または小さい勾配を有することができる。この場合、上記第２傾斜角θ２に対する上記第１傾斜角θ１の比は１〜７０の範囲を有するように形成される。即ち、上記第２傾斜角θ２が１度であると、上記第１傾斜角θ１は４７度〜７０度となり、上記第２傾斜角θ２が６２度であると、上記第１傾斜角θ１は６２度〜７０度となることができる。ここで、傾斜角を１度以上に設定したのは、反射面の射出のためには勾配が必ず必要であるためであり、７０度以下に設定したのは、反射効果を達成するためである。

上記各傾斜角θ１、θ２の範囲は、上記支持部３００の実装部３１０の高さｈを考慮し、上記第１面４２２と第２面４２３が上記空間４１１内に位置する上記パワーユニットモジュール２００と干渉しない構造を有するように多様に変更できる。上記第１面４２２と第２面４２３の表面には光出力の向上のために高反射材質でコーティングされることができる。

一方、図７に示すように、光出力の向上のために、上記反射面４２０の第１面４２２と第２面４２３がそれぞれ第１傾斜角θ１と第２傾斜角θ２の範囲内で勾配を有するように形成するとともに、上記実装部３１０はその高さｈが上記ハウジング部４００の高さＨに対して、１／３以上３／５以下の範囲を有するように形成されることが好ましい。より具体的には、上記実装部３１０はその上面に実装される上記発光素子１００が上記ハウジング部４００の高さＨ、即ち、上記ハウジング部４００から光が放出される拡散板４３０までの高さに対して、底面から１／３以上３／５以下に位置するように形成されることができる。上記実装部３１０の高さｈが底面から全体高さＨの３／５以上の高さに形成されると、上記発光素子１００は上記ハウジング部４００の上面に近接して位置するようになり、この場合、光効率は向上する一方、ホットスポット（ｈｏｔ ｓｐｏｔ）が形成されたり放熱効率が低下するという問題が発生する。これに対し、上記実装部３１０の高さｈが底面から全体高さＨの１／３以下の高さに形成されると、放熱効率は向上する一方、光効率が低下するという問題が発生する。上述した第１傾斜角と第２傾斜角の範囲は、上記実装部の高さが底面から１／３に位置する場合における上記第１面と第２面の勾配となり、これは本発明の好ましい実施例による例示に過ぎないもので、これに限定されない。

一方、照明装置１は、図８に示すように、上記照明用光源１０を固定させるソケット部２０と、図９に示すように、上記照明用光源１０のハウジング部４００の周りに沿って備えられる反射傘３０と、上記照明用光源１０の発光素子１００とパワーユニットモジュール２００で発生する熱を外部に放出させるヒートシンク４０と、をさらに含むことができる。

上記ソケット部２０は、上記照明用光源１０が締結して固定されるように支持し、外部からの電気信号を上記照明用光源１０に供給する。上記ソケット部２０は上記照明用光源１０のハウジング部４００が挿入され着脱可能に締結される締結孔２１を備え、上記締結孔２１には上記照明用光源１０のハウジング部４００の外側面にそれぞれ突出する上記端子部２４０及び上記突起部３２０に対応する位置に形成されるガイド溝２２を備える。具体的には、上記ガイド溝２２は上記端子部２４０及び突起部３２０に対応する位置において上記締結孔２１の上面から下面に延長して形成され、上記締結孔２１の内周面には、上記ガイド溝２２に接続され、上記締結孔２１の内周面の周りに沿って形成される固定溝２３を備える。これによって、上記照明用光源１０が上記締結孔２１に締結されると、上記照明用光源１０の上記端子部２４０と上記突起部３２０もそれぞれ上記ガイド溝２２に挿入されるようになり、上記端子部２４０と上記突起部３２０が上記ガイド溝２２にそれぞれ挿入された状態で上記照明用光源１０を回転させると、上記ガイド溝２２に接続された固定溝２３に沿って上記端子部２４０と突起部３２０が移動し係止される。このとき、上記端子部２４０は上記固定溝２３内に備えられる電極端子（図示せず）と電気的に接続され、上記照明用光源１０は上記ソケット部２０と通電される。

上記ソケット部２０は、ネジなどの固定手段により壁や天井などの固定構造物Ｃに固定されることができ、上記ソケット部２０を含む照明用光源１０のハウジング部４００の周りには反射傘３０を備えており、これによって光取り出し効率及び指向角を調節することができ、上記反射傘３０と反対方向の上記照明用光源１０と上記ソケット部２０の下面側（図面では上部側）にはヒートシンク４０を備えており、これによって上記発光素子１００とパワーユニットモジュール２００で発生する熱を外部に放出させ放熱効率を向上させることができる。

上記ソケット部２０に締結して固定される上記照明用光源１０は、容易な交換のためには、上記ソケット部２０への装着及び分離が容易でなければならない。このため、上記照明用光源１０は上記カバーリング４４０に備えられる締結突起４４１が他の照明用光源１０'のカバーリング４４０'に備えられる締結突起４４１'と嵌合する構造を有する。即ち、図１０に示すように、上記照明用光源１０の交換のために上記反射傘３０内で上記照明用光源１０を分離しようとする場合、新たに交換する照明用光源１０'のカバーリング４４０'と上記交換される照明用光源１０のカバーリング４４０を対向配置した状態で各カバーリングの締結突起４４１，４４１'を嵌合した後、上記新たに交換する照明用光源１０'を回転させる。この回転により、上記新たに交換する照明用光源１０'に嵌合された上記交換される照明用光源１０も上記ソケット部２０で回転するようになり、上記ソケット部２０からの分離が可能となる。

このように、照明用光源１０がソケット部２０に着脱可能に締結されるため、発光素子に欠陥が発生しても上記照明用光源１０を容易に分離して交換でき、維持・保守が容易になるという長所がある。

図１１は、本発明の一実施形態による照明用光源を構成するパワーユニットモジュールのブロック構成図である。図１１を参照すると、本実施形態によるパワーユニットモジュール２００は、ＥＭＩフィルター２０１、交流−直流変換部２０２及び直流−直流変換部２０３で構成され、外部から供給された商用交流電源により上記発光素子１００を駆動することができる。図１１には上記パワーユニットモジュール２００内にＥＭＩフィルター２０１と交流−直流変換部２０２が含まれるものを示しているが、上記ＥＭＩフィルター２０１と交流−直流変換部２０２が上記パワーユニットモジュール２００の外部に設けられた別途の装置で備えられることは当業者に自明である。即ち、上記パワーユニットモジュール２００は外部で変換された直流電源の入力を受け、発光素子の駆動に適した直流電圧に変換することができる。

上記ＥＭＩフィルター２０１は電磁波障害（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）フィルターとして外部交流電源と交流−直流変換部２０２の間に位置し、入力される交流入力ラインの雑音が交流−直流変換部２０２に入るのを防ぐとともに、交流−直流変換部２０２または直流−直流変換部２０３で発生したスイッチング雑音が交流入力ラインに入るのを防ぐ役割をし、人体に有害な電磁波を遮断することができる。

上記交流−直流変換部２０２は、上記ＥＭＩフィルター２０１を経て入力された交流電源を直流電源に変換し、上記交流−直流変換部２０２で変換された直流電源は発光素子１００の駆動に適した駆動電圧に変換するために直流−直流変換部２０３に入力される。外部交流電源と接続される上記交流−直流変換部２０２は、外部電圧の印加により全波整流させ、複数のダイオードからなることができる。このとき、上記複数のダイオードは、ハーフブリッジ（ｈａｌｆ ｂｒｉｄｇｅ）構造またはフルブリッジ（ｆｕｌｌ ｂｒｉｄｇｅ）構造で構成されることができる。

上記交流−直流変換部２０２で整流された直流電圧は、上記交流−直流変換部２０２で入力された直流電圧を入力電圧とし、発光素子１００の駆動に適した直流電圧に変換する直流−直流変換部２０３に入力される。このとき、上記直流−直流変換部２０３の選択及び相互接続は、変換すべき入力電圧が、所望の動作電流で発光素子を駆動するのに必要な電圧より大きいか否か、または、高電圧から低電圧に変化するか否かによって決定される。例えば、入力電圧が発光素子電圧より大きい場合に使用される降圧型（バック；Ｂｕｃｋ）変換器、入力電圧がＬＥＤ電圧より小さい場合に使用される昇圧型（ブースト；Ｂｏｏｓｔ）変換器、入力電圧がＬＥＤ電圧より高いかまたは低い場合に使用される昇降圧型（バック−ブースト；Ｂｕｃｋ−Ｂｏｏｓｔ）変換器などを使用できる。

一方、比較的低コストで、力率を改善できるＬＥＤ駆動回路には、ＰＦＣ フライバック（Ｆｌｙｂａｃｋ）方式がある。しかし、この方式は２次側から１次側に発光素子の電流情報を伝達するためのフォトカプラー（Ｐｈｏｔｏ Ｃｏｕｐｌｅｒ）と、１次側から２次側へ電力を供給するためのトランスフォーマー（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を必要とするため、回路の小型化が困難であるという問題がある。そのため、パワーユニットモジュールのサイズを最小限に抑えるためには、非絶縁型の変換器（例えば、バック−ブースト変換器）が適用されることがより好ましいが、これに制限されるものではない。

図１２は、本発明の他の実施形態による照明用光源を構成するパワーユニットモジュールの駆動回路図である。図１２を参照すると、本実施形態によるパワーユニットモジュール２００は、一端が外部電源と接続されたＥＭＩフィルター２０１と、上記ＥＭＩフィルター２０１と接続されて交流電源を直流電源に全波整流する交流−直流変換部２０２と、上記交流−直流変換部２０２から出力された直流電源を発光素子の駆動に適する直流電源に変換する直流−直流変換部２０３と、発光素子１００に入力される電流を制御するための制御部２０５とを含む。

前述した構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して説明を省略し、以下においては、新たに追加された構成要素について説明する。図１２に示すように、上記交流−直流変換部２０２は４つのダイオードで構成されたフルブリッジダイオード（ｆｕｌｌ ｂｒｉｄｇｅ ｄｉｏｄｅ）が適用されており、上記発光素子１００に供給される電流を制御するための制御部２０５と、上記制御部２０５に接続されたディミング回路部２０４とを含む。上記制御部２０５は、保護回路２０５１、周波数設定回路２０５２及び電流フィードバック回路２０５３と接続され、上記制御部２０５の一端子に接続されたスイッチＱにより上記発光素子１００に供給される電流を制御することができる。

具体的には、上記発光素子１００に流れる電流は上記フィードバック回路部２０５３により制御部２０５にフィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）され、上記制御部２０５はフィードバックされた電流値を用い、上記周波数設定回路２０５２で上記直流−直流変換部２０３と接続されたスイッチＱのスイッチング周波数（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を設定する。また、上記制御部２０５と接続された上記保護回路２０５１では、フィードバックされた電流値を用いてスイッチＱのデューティリミット（ｄｕｔｙ ｌｉｍｉｔ）を設定することで、過電流による回路素子の破損を防止することができる。上記保護回路２０５１は可変抵抗ＶＲ１を含むことができ、上記可変抵抗ＶＲ１により上記保護回路２０５１で検出される電流値を微細に調整することができる。

一方、図１２に示すように、上記制御部２０５の複数の端子Ｓ、Ｗと接続されて上記発光素子１００のディミングを制御するディミング回路部２０４をさらに含むことができる。上記ディミング回路部２０４は発光素子１００を構成する発光素子１２０の輝度を調節するためのもので、上記制御部２０５の互いに異なる端子Ｓ、Ｗと接続される２つのスイッチＱｗ、Ｑｓを含むことができる。上記制御部２０５のＷ端子は、上記Ｗ端子と接続されたスイッチＱｗにより、ディマー（ｄｉｍｍｅｒ）の動作電流を一定に維持し、上記制御部２０５のＳ端子は、上記Ｓ端子と接続されたスイッチＱｓにより、ディミング（ｄｉｍｍｉｎｇ）がオフ（ｏｆｆ）状態のときにディマー（ｄｉｍｍｅｒ）の電流を維持することができる。

例えば、本実施形態において、上記ディマー（ｄｉｍｍｅｒ）にはトライアックディマー（ｔｒｉａｃ ｄｉｍｍｅｒ）が適用されることができる。トライアックディマーは電流の供給を調節し、使用者の便宜に適うように照度を設定するデバイスのことで、従来の一般的な照明製品は、ＬＥＤ照明に換える場合、トライアックの動作特性上フリッカー（ｆｌｉｃｋｅｒｉｎｇ）現象が発生したり、回路が駆動できないという問題があったため、既存のトライアックディマーに接続された照明器具をＬＥＤに交換することが困難であった。しかし、本実施形態では、上記制御部２０５と接続されてディマー（ｄｉｍｍｅｒ）の電流を制御する２つのスイッチＱｓ、Ｑｗを含むことで、既存のトライアックディマーとの互換性を確保することができる。

また、上記直流−直流変換部２０３は上記発光素子１００と並列接続される少なくとも１つのコンデンサを含むことができる。具体的には、図１２に示すように、上記直流−直流変換部２０３は、上記発光素子１０と並列接続される３つの第１、第２及び第３コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３を含むことができ、上記第１から第３コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３は、上記発光素子１００に入力される電流を平滑化することで、上記発光素子１００のリップル電流（ｒｉｐｐｌｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）を減少させることができる。

一方、本発明の一実施例による照明用光源の製造方法について説明する。

先ず、図２に示すように、貫通孔２３０が形成された回路ボード２１０上に電子素子２２０を備えるパワーユニットモジュール２００を設ける。さらに、上記回路ボード２１０が装着される収容溝５１１が形成された収容部５１０と、上記収容部５１０上に突出し、挿入孔５２１が形成された挿入部５２０を備える絶縁アダプタ５００とを設ける。また、上記挿入孔５２１に挿入される実装部３１０を備える支持部３００を設ける。

次いで、図３に示すように上記挿入孔５２１に挿入された上記実装部３１０が上記挿入部５２０とともに上記貫通孔２３０を通して上記回路ボード２１０の上部に突出するよう、上記絶縁アダプタ５００と上記支持部３００を上記パワーユニットモジュール２００に組み立て、組立体を形成する。

また、上記回路ボード２１０の上部に離隔して位置するように上記実装部３１０上に発光素子１００を装着する。

次いで、図４に示すように、上記パワーユニットモジュール２００、上記絶縁アダプタ５００及び上記発光素子１００が装着された上記支持部３００の組立体を収容する空間４１１を有する胴体４１０と、上記空間４１１内に備えられる反射面４２０を有するハウジング部４００とを設ける。そして、上記胴体４１０の開放された下端部を介して上記組立体が上記空間４１１内に収容されるように締結させる。

この場合、上記実装部３１０は、その高さｈが上記ハウジング部４００の高さＨに対して、底面から１／３以上３／５以下の高さに位置するように形成させる。

また、上記反射面４２０は、光軸Ｏに対し第１傾斜角θ１で上記胴体４１０の上端部から傾斜して延びる第１面４２２と、上記光軸Ｏに対し第２傾斜角θで上記第１面４２２の端部から折り曲げられ傾斜して延びる第２面４２３と、を有するように形成する。

特に、上記第１傾斜角θ１は、光軸と４７度〜７０度の範囲を有し、上記第２傾斜角θ２は、光軸と１度〜６２度の範囲を有するよう、それぞれ傾斜した構造に形成し、この場合、上記第２傾斜角θ２に対する第１傾斜角θ１の比は１〜７０の範囲を有するように形成する。即ち、第２傾斜角θ２が１度であると、上記第１傾斜角θ１は４７度〜７０度となり、上記第２傾斜角θ２が６２度であると、上記第１傾斜角θ１は６２度〜７０度となる。上記各傾斜角θ１、θ２の範囲は、上記支持部３００の実装部３１０の高さｈを考慮して、上記第１面４２２と第２面４２３が上記空間４１１内に位置する上記パワーユニットモジュール２００と干渉しない構造を有するように多様に変更できる。

１ 照明装置
１０ 照明用光源
２０ ソケット部
３０ 反射傘
４０ ヒートシンク
１００ 発光素子
１１０ 基板
２００ パワーユニットモジュール
２１０ 回路ボード
２２０ 電子素子
２３０ 貫通孔
３００ 支持部
３１０ 実装部
３２０ 突起部
４００ ハウジング部
４１０ 胴体
４２０ 反射面
４３０ 拡散板
４４０ カバーリング
５００ 絶縁アダプタ
５１０ 収容部
５２０ 挿入部
５２１ 挿入孔

Claims (21)

1. 発光素子と、
   前記発光素子に電気信号を供給するパワーユニットモジュールと、
   前記発光素子を装着して該発光素子の熱を外部に放出する支持部と、
   前記パワーユニットモジュールと前記支持部との間に備えられて前記パワーユニットモジュールを前記発光素子及び前記支持部から電気的に絶縁された状態に装着する絶縁アダプタと、
   前記支持部上に、前記絶縁アダプタ、前記パワーユニットモジュール、及び前記発光素子が順に積層された構造の組立体を覆って保護するハウジング部と、を備え、
   前記パワーユニットモジュールは、中心部に貫通孔を備える回路ボード、該回路ボード上に実装された電子素子、及び前記ハウジング部の外側面に突出する形状を有して前記回路ボードの外周面に外部からの電気信号を受けるための端子部を含み、
   前記支持部は、中心部に所定高さに突出した実装部を備え、前記実装部の上面に装着される前記発光素子を、前記貫通孔を通して前記絶縁アダプタ上に装着された前記回路ボードよりも上部に位置するように配置し、
   前記ハウジング部は、前記組立体を内部に収容するための空間を備える胴体と、前記胴体の上端部から前記空間に向かって延長して前記発光素子を露出させる開放孔を備える反射面と、を含むことを特徴とする照明用光源。
2. 前記電子素子は、前記貫通孔の周りに沿って配置されることを特徴とする請求項１に記載の照明用光源。
3. 前記支持部は、前記実装部の上面に装着される前記発光素子が前記パワーユニットモジュールの中心部に配置されるように支持することを特徴とする請求項１に記載の照明用光源。
4. 前記実装部は、前記ハウジング部の胴体の下端部からの高さが前記ハウジング部の高さに対して、１／３以上３／５以下の範囲を有するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の照明用光源。
5. 前記支持部は、外周面に沿って形成される複数の突起部を備え、前記突起部は、前記ハウジング部の外側面に突出して係止手段となることを特徴とする請求項１に記載の照明用光源。
6. 前記絶縁アダプタは、前記回路ボードを装着するための収容溝が形成された収容部と、前記収容部の中心部上に突出して前記支持部の実装部に対応する高さに形成された挿入部と、を備え、
   前記収容溝は、前記回路ボードが装着される部分として、前記収容部の外側面の上端部及び前記挿入部の外側面に形成された段部を備え、
   前記挿入部は、前記実装部を挿入するための挿入孔を備えることを特徴とする請求項１に記載の照明用光源。
7. 前記反射面は、前記発光素子に垂直な光軸に対し第１傾斜角で前記胴体の上端部から傾斜して延びる第１面と、前記光軸に対し第２傾斜角で前記第１面の端部から折れ曲がった状態に傾斜して延びる第２面と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明用光源。
8. 前記第１傾斜角は、光軸と４７度〜７０度の範囲を有し、前記第２傾斜角は、光軸と１度〜６２度の範囲を有することを特徴とする請求項７に記載の照明用光源。
9. 前記第２傾斜角に対する第１傾斜角の比は、１〜７０の範囲を有するように形成されることを特徴とする請求項７に記載の照明用光源。
10. 前記ハウジング部は、前記胴体の上端部に装着される拡散板と、前記拡散板を固定させるカバーリングをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の照明用光源。
11. 前記カバーリングは、上面に複数の締結突起を備え、
    前記複数の締結突起は、他の照明用光源のカバーリングに備えられた同一構成の締結突起と嵌合する構造を有することを特徴とする請求項１０に記載の照明用光源。
12. 前記複数の締結突起は、一部が前記カバーリングの内周面に沿って互いに離隔して配列され、残りの一部が前記カバーリングの外周面に沿って互いに離隔して配列され、前記内周面に沿って配列された前記複数の締結突起のそれぞれは、前記外周面に沿って配列された前記複数の締結突起のそれぞれの間に位置し、前記内周面に沿って配列された前記複数の締結突起のそれぞれと前記外周面に沿って配列された前記複数の締結突起のそれぞれとが前記カバーリングの周囲に沿って交互に配列されることを特徴とする請求項１１に記載の照明用光源。
13. 請求項１に記載の照明用光源と、
    前記照明用光源のハウジング部が締結される締結孔を有し、外部からの電気信号を前記照明用光源の発光素子に供給するソケット部と、を備え、
    前記照明用光源と前記ソケット部とは、前記締結孔を介して着脱可能であることを特徴とする照明装置。
14. 前記ソケット部は、前記締結孔の上面から下面に延長して形成されるガイド溝と、前記ガイド溝に接続されて前記締結孔の内周面の周りに沿って形成される固定溝と、を含むことを特徴とする請求項１３に記載の照明装置。
15. 前記ハウジング部の周りに沿って備えられる反射傘をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の照明装置。
16. 前記照明用光源の発光素子及びパワーユニットモジュールで発生する熱を外部に放出するヒートシンクをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の照明装置。
17. 基板上に実装された発光素子と、
    前記発光素子に電気信号を供給するパワーユニットモジュールと、
    前記発光素子が実装された基板を装着して前記発光素子の熱を外部に放出する支持部と、
    前記パワーユニットモジュールと前記支持部との間に備えられて前記パワーユニットモジュールを前記発光素子及び前記支持部から電気的に絶縁された状態に装着する絶縁アダプタと、
    前記支持部上に、前記絶縁アダプタ、前記パワーユニットモジュール、及び前記発光素子が実装された基板が順に積層された構造の組立体を覆って保護するハウジング部と、を備え、
    前記パワーユニットモジュールは、中心部に貫通孔を備える回路ボード、該回路ボード上に実装された電子素子、及び前記ハウジング部の外側面に突出する形状を有して前記回路ボードの外周面に外部からの電気信号を受けるための端子部を含み、
    前記基板は、前記パワーユニットモジュールに含まれる回路ボードと分離され、
    前記支持部は、中心部に所定高さに突出した実装部を備え、前記実装部の上面に装着された前記発光素子が実装された基板を、前記貫通孔を通して前記支持部上に積層された前記回路ボードよりも上部の前記回路ボードに実装された電子素子の大きさ及び高さにより干渉されない位置に離隔して配置し、
    前記ハウジング部は、前記組立体を内部に収容するための空間を備える胴体と、前記胴体の上端部から前記空間に向かって延長して前記発光素子を露出させる開放孔を備える反射面と、を含むことを特徴とする照明用光源。
18. 前記実装部は、前記ハウジング部の胴体の下端部からの高さが前記ハウジング部の高さに対して、１／３以上３／５以下の範囲を有するように形成されることを特徴とする請求項１７に記載の照明用光源。
19. 前記反射面は、前記発光素子に垂直な光軸に対し第１傾斜角で前記胴体の上端部から傾斜して延びる第１面と、前記光軸に対し第２傾斜角で前記第１面の端部から折れ曲がった状態に傾斜して延びる第２面と、を含むことを特徴とする請求項１７に記載の照明用光源。
20. 前記第１傾斜角は、光軸と４７度〜７０度の範囲を有し、前記第２傾斜角は、光軸と１度〜６２度の範囲を有することを特徴とする請求項１９に記載の照明用光源。
21. 前記第２傾斜角に対する第１傾斜角の比は１〜７０の範囲を有するように形成されることを特徴とする請求項１９に記載の照明用光源。
    

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