JP2009301810A

JP2009301810A - 照明装置

Info

Publication number: JP2009301810A
Application number: JP2008153602A
Authority: JP
Inventors: Sumio Hashimoto; 純男橋本; Keiichi Shimizu; 恵一清水; Iwatomo Moriyama; 厳與森山; Kazunari Higuchi; 一斎樋口
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2008-06-11
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2028-06-11
Also published as: JP5218747B2

Abstract

【課題】電源回路基板を本体内に、発光素子が配設された基板と直交する方向に少なくとも２枚配置し、装置の小形化を図り、電源回路基板の均熱化及び放熱の促進が可能な照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、熱伝導性の本体２と、この本体２に熱的に結合され、発光素子１０が配設された基板４と、この基板４に電気的に接続され前記発光素子１０を点灯制御するとともに、前記本体２内に、前記基板４と直交する方向に少なくとも２枚が配置され、これら相互の裏面２０ｅを対向させ、部品面２０ｄを本体２の内壁２ｂに対向させて収納された電源回路基板２０ａ、２０ｂと備える照明装置１である。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＥＤ等の発光素子を用いた照明装置に関する。

従来、ＬＥＤ実装基板と放熱手段と直流電源回路とをカバーに収納したものにおいて、ＬＥＤ点灯装置の光出力を増加させるために、ＬＥＤ素子の数を増やすことやＬＥＤ素子に流す電流を増やすことなどを行うと、ＬＥＤ素子の発熱量が増え、この熱が直流電源回路の動作に影響を及ぼすことがあり、また、直流電源回路は、ＬＥＤ素子に供給する電流を増加させる必要があるため、回路自体の発熱量が増え、この熱がＬＥＤ素子の温度を上昇させたり、電子部品の特性劣化が寿命の低下を招くことがあった。このため、放熱手段の熱をカバーに伝達し得る熱伝達手段を設け効率よく放熱を行うものが提案されている（特許文献１参照）。
特開２００４−５５８００号公報

しかしながら、この種、照明装置の光出力の増大に伴い、電源回路基板も大形化してくる傾向にあるが、特許文献１には、電源回路基板が大形化してきた場合の装置全体の小形化、また、その放熱対策について何ら開示されていない。

本発明は、上記事情に基づきなされたもので、電源回路基板を本体内に、発光素子が配設された基板と直交する方向に少なくとも２枚配置し、装置の小形化を図り、電源回路基板の均熱化及び放熱の促進が可能な照明装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の照明装置は、熱伝導性の本体と；この本体に熱的に結合され、発光素子が配設された基板と；この基板に電気的に接続され前記発光素子を点灯制御するとともに、前記本体内に、前記基板と直交する方向に少なくとも２枚が配置され、これら相互の裏面を対向させ、部品面を本体の内壁に対向させて収納された電源回路基板と；を具備することを特徴とする。

本発明及び以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義及び技術的意味は次による。発光素子とは、ＬＥＤや有機ＥＬ等の固体発光素子である。発光素子の実装は、チップ・オン・ボード方式や表面実装方式によって実装するのが好ましいが、本発明の性質上、実装方式は特に限定されない。また、発光素子の実装個数には特段制限はない。本体とは、いわゆる本体、ケースあるいはカバー等と指称されるものを含む。要は、基板が取付けられる器具側の手段を意味する。また、照明装置は、ディスプレイ装置やいわゆる空間を照らす照明器具を含む概念である。

請求項２に記載の照明装置は、請求項１に記載の照明装置において、前記少なくとも２枚の電源回路基板の部品実装面に実装される発熱部品のうち、発熱量が最大の発熱部品相互を相対させないように配置したことを特徴とする。

請求項３に記載の照明装置は、請求項１又は請求項２に記載の照明装置において、前記少なくとも２枚の電源回路基板は、同一構成のものであることを特徴とする。

請求項４に記載の照明装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の照明装置において、前記少なくとも２枚の電源回路基板は、一端部が基板取付板に取付けられ、この基板の一端部と基板取付板との間には空気流通間隙が形成されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、照明装置の小形化を図り、電源回路基板の均熱化及び放熱の促進が可能な照明装置を提供することがきる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、各電源回路基板相互の熱的影響が軽減可能な照明装置を提供することがきる。

請求項３に記載の発明によれば、前記各請求項に記載の発明の効果に加え、電源回路基板の共通化が図れ、部品管理の煩雑さが軽減でき、安価な照明装置を提供することがきる。

請求項４に記載の発明によれば、前記各請求項に記載の発明の効果に加え、対流、放熱が促進できる照明装置を提供することができる。

以下、本発明の第１の実施形態に係る照明装置について図１乃至図４を参照して説明する。図１は、照明装置を示す斜視図、図２は、同分解斜視図、図３は、要部の概略構成を示す断面図、図４は、同平面図である。

図１及び図２において、照明装置として天井埋込形のダウンライト１を示している。ダウンライト１は、熱伝導性の筒状本体２と、この筒状本体２に取付けられた化粧枠３と、同じく筒状本体２に取付けられ、発光素子としてのＬＥＤが実装された基板４と、筒状本体２内に収納された電源回路基板２０を含む電源ユニット５と、反射体６及び反射体６の前方に配設された透光性カバー７とを備えている。なお、透光性カバー７は、白色、半透明又は拡散性を有するものであってもよい。また、筒状本体２の外面には、端子台８が配置されており、化粧枠３には、一対の取付け用板ばね９が装着されている。

筒状本体２は、アルミダイカスト製の熱伝導良好な材料で形成されており、その外面が白色のメラミン樹脂系塗料によって焼付塗装されている。なお、勿論、熱伝導性を担保できれば、他の材料で形成してもよい。筒状本体２には、電源ユニット５が収納されており、その電源回路基板２０に制御用ＩＣ、トランス、コンデンサ等の部品が実装されている。電源回路基板２０は、ＬＥＤが実装された基板４に電気的に接続されており、その電源回路によって発光素子を点灯制御するものである。なお、電源ユニット５は、端子台８に接続されており、端子台８は、商用電源に接続されるようになっている。また、筒状本体２の外面には、縦方向に延びる複数の放熱フィン２ｃが形成されている。

化粧枠３は、ＡＢＳ樹脂で略傘状に形成され、末広がり状の開口端部には、環状のフランジ３ａが形成されており、他端部側は、筒状本体２に取付けられている。加えて、外周面には、一対の取付け用板ばね９が装着されている。

基板４の表面側には、光源となるＬＥＤ１０・・・が表面実装方式で複数個実装されている。基板４は、絶縁材又は金属の略円形の平板からなり、筒状本体２の底壁２ａへ密着するように取付けられている。したがって、筒状本体２と熱的に結合されるようになっている。なお、この筒状本体２の底壁２ａと基板４の裏面側との間に接着材を介在させ結合するようにしてもよい。この場合、接着材には、シリコーン樹脂系の接着材に金属酸化物等を混合した熱伝導性が良好な材料を用いるのが好ましい。ここでいう接着材は、底壁２ａ及び基板４に密着するものであればよく、単なるシート状部材や硬化樹脂等であってもよい。また、基板４の材料は、絶縁材とする場合には、放熱特性が比較的良好で、耐久性に優れたセラミック材料又は合成樹脂材料を適用できる。合成樹脂材料を用いる場合には、例えば、ガラスエポキシ樹脂等で形成できる。また、金属製とする場合は、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れた材料を適用するのが好ましい。

続いて、基板４の表面側には、白色のポリカーボネートやＡＳＡ樹脂等によって形成された反射体６が配設されている。反射体６は、ＬＥＤから放射される光を配光制御し、効率的に照射する機能をなしている。

次に、図２乃至図４を参照して電源ユニット５について詳述する。電源ユニット５は、２枚の電源回路基板２０ａ、２０ｂと、この電源回路基板２０ａ、２０ｂを取付けるための基板取付板２０ｃとを備えている。ここで、電源回路基板２０は、光出力の増大に伴い、大形化が必要となるが、装置の小形化を図るため、回路を二分割し、すなわち、電源回路基板２０を二分割して、筒状本体２内の収納領域に納めるものである。

各電源回路基板２０ａ、２０ｂは、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁材からなり、略長方形状の平板に構成されている。電源回路基板２０ａ、２０ｂの部品面、すなわち、部品実装面２０ｄには、制御用ＩＣ、トランス、コンデンサ、抵抗素子等の電気部品２１が実装されている。さらに、電源回路基板２０ａ、２０ｂは、部品実装面２０ｄと反対側の半田面、すなわち、裏面２０ｅを相互に対向させるようにして基板取付板２０ｃに取付けられている。なお、電気部品２１は、主として電源回路基板２０ａ、２０ｂの部品実装面２０ｄに実装されているが、一部は基板裏面２０ｅにも実装されている（図示しない）。基板取付板２０ｃには、４つの切起こし片２１ａが垂下するように形成されており、この切起こし片２１ａに電源回路基板２０ａ、２０ｂの一端部、つまり、上方端がねじ止めされ固着されている。この状態では、電源回路基板２０ａ、２０ｂの上端と基板取付板２１の下面との間には、２〜１０ｍｍの範囲、好ましくは、３ｍｍ以上の空気流通間隙ｔが形成されるようになっている。

図２に示すように、基板取付板２０ｃに取付けられた電源回路基板２０ａ、２０ｂは、上方から筒状本体２内に収納される。その後、上方から天板２２が被せられ、ねじ止めされて、電源回路基板２０ａ、２０ｂは、筒状本体２内へ密閉状態で収納される。さらに、天板２２の上から端子台取付蓋２３が取付けられるようになっている。一方、図３及び図４に示すように、電源回路基板２０ａ、２０ｂが収納される筒状本体２内は、その内壁２ｂによって略直方体状の空間が形成されており、この空間内に電源回路基板２０ａ、２０ｂが縦方向に配置される。したがって、各電源回路基板２０ａ、２０ｂの裏面２０ｅ同士が向き合い、部品実装面２０ｄは、筒状本体２の内壁２ｂに向き合うようになっている。なお、２４は、基板４と電源回路基板２０ａ、２０ｂとを接続するためのリード線を導出する導出孔である（図４参照）。

図３に示すように、反射体６には、複数の投光開口６ａ・・・が前記基板４に実装されたＬＥＤ１０・・・と対向して形成されている。各投光開口６ａ・・・に対応する各隔壁が形成する反射面６ｆ・・・が略椀状となって、投光開口６ａ・・・から稜線部に向かって拡開しており、各投光開口６ａ・・・ごとに反射面６ｆ・・・を構成している。

以上のような構成において、電源ユニット５に通電されると、電源回路基板２０ａ、２０ｂの電源回路が動作して基板４に電力が供給され、ＬＥＤ１０・・・が発光する。各ＬＥＤ１０・・・から出射された光の多くは直接透光性カバー７を透過して前方に照射され、一部の光は反射体６の各反射面６ｆ・・・に反射されて配光制御され透光性カバー７を透過して前方に照射される。これに伴いＬＥＤ１０・・・から発生する熱は、主として基板４の裏面から筒状本体２の底壁２ａへ伝わり、さらに、筒状本体２の全体へ伝導され、その伝導過程での放熱を伴いながら放熱される。

一方、電源回路基板２０ａ、２０ｂから発生する熱は、電源回路基板２０ａ、２０ｂが基板４と直交するように縦方向に配置されているので、相互の裏面２０ｅ間及び部品実装面２０ｄと筒状本体２の内壁２ｂの間の対流、さらに、空気流通間隙ｔを介しての対流を伴い筒状本体２から放熱される。また、電源回路基板２０ａ、２０ｂの部品実装面２０ｄは、内壁２ｂに対向しているので、その輻射熱が内壁２ｂへ伝わり、これによっても放熱が促進される。したがって、各電源回路基板２０ａ、２０ｂが均熱化できるとともに、効果的に放熱を行うことができる。また、電源回路基板２０ａ、２０ｂを基板４に対して直交するように配置したので、基板４の熱が電源回路基板２０ａ、２０ｂ間の対流によって放熱され易くなるとともに、電源回路基板２０ａ、２０ｂと基板４とが対向配置されないので、基板４の熱がどちらか一方の電源回路基板に集中的に輻射されることがない。

仮に、電源回路基板２０ａ、２０ｂを横方向に重ねるように配置した場合には、対流が促進されず、各電源回路基板２０ａ、２０ｂは、基板４からの熱的影響や電源回路基板２０ａ、２０ｂ相互の熱的影響を受け、局部的に温度が上昇したり、一方の電源回路基板の温度が上昇したりして均熱化、ひいては放熱が困難な状態となる。

以上のように本実施形態によれば、（１）ＬＥＤ１０・・が実装された基板４と電源回路基板２０とを本体２に設けることができ、電源回路基板２０を２枚に分割して配置したので照明装置の小形化が可能となる。（２）電源回路基板２０ａ、２０ｂは、裏面２０ｅを相互に対向させるように配置したので、裏面２０ｅは突出物が少なく、その配置が行い易い。（３）電源回路基板２０ａ、２０ｂは、基板４と直交するように縦方向に配置され、裏面２０ｅが相互に対向し、部品実装面２０ｄは、内壁２ｂに対向しているので、対流、放熱作用が効果的に行え、また、均熱化が可能となる。

なお、本実施形態では、電源回路基板を２枚設けるものについて説明したが、例えば、４枚設けて、各２枚ずつの電源回路基板について、裏面相互を対向させて縦方向に配置するようにしてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態について図５を参照して説明する。図５は、電源回路基板の概略の平面構成を示す説明図である。図示の電源回路基板２０ａ-2、２０ｂ-2は、第１の実施形態の電源回路基板２０ａ、２０ｂに相当し、矢印で示すように、相互の裏面２０ｅが向き合うように対向されて、基板取付板２０ｃに取付けられるものである。

本実施形態では、電源回路基板２０ａ-2、２０ｂ-2の取付け状態で、いわゆる制御用ＩＣ、抵抗素子、ダイオード等の発熱部品が相対しないように配置し、裏面２０ｅを介しての相互の熱的影響を軽減し、局部的な温度上昇等を防止するようにしたものである。まず、電源回路基板２０ａ-2（左図参照）の左側中央部と右側下方部には発熱部品Ｈが実装されている。したがって、この領域は、発熱部品Ｈの実装領域ＨＡであり、他の領域は、非発熱部品の実装領域Ａとなっている。

この電源回路基板２０ａ-2と組合わされる電源回路基板２０ｂ-2（右図参照）においては、電源回路基板２０ａ-2と対向したときに、電源回路基板２０ａ-2の発熱部品Ｈの実装領域ＨＡと相対しないように、発熱部品Ｈが実装される。つまり、電源回路基板２０ａ-2の発熱部品Ｈの実装領域ＨＡと相対する左側下方部と右側中央部は発熱部品Ｈの実装禁止領域ＮＨＡとなっている。したがって、発熱部品Ｈは、他の領域に実装し、非発熱部品は、設計上適宜、スペースに実装する。ここで、発熱部品Ｈは、実装禁止領域ＮＨＡと全く相対してはならないということではない。電源回路基板２０ａ-2、２０ｂ-2の電気部品２１の配置スペースや熱的状況によっては、多少の相対も許容するものである（図示、電源回路基板２０ｂ-2の右下の発熱部品Ｈ）。

さらに、発熱部品の中には、発熱量が大小様々な部品があるが、各電源回路基板２０ａ-2、２０ｂ-2に実装される発熱部品のうち、少なくとも発熱量が最大の部品相互を相対させないように配置することが好ましい。例えば、電源回路基板２０ａ-2では、発熱量が最大の部品は制御用ＩＣであり、電源回路基板２０ｂ-2では、トランジスタであった場合、これら部品は相対させないように実装するのが好適である。

以上のように本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、電源回路基板２０ａ-2、２０ｂ-2相互の熱的影響を軽減できる効果を奏する。

次に、本発明の第３の実施形態について図６を参照して説明する。図６は、電源回路基板の概略の平面構成を示す説明図であり、前記第２の実施形態と同様に、図示の電源回路基板２０ａ-3、２０ｂ-3は、第１の実施形態の電源回路基板２０ａ、２０ｂに相当し、相互の裏面２０ｅが向き合うように対向されて、基板取付板２０ｃに取付けられるものである。

本実施形態では、基本的には、電源回路基板２０ａ-3、２０ｂ-3は、同一のものを用いている。つまり、ここでは、ある低ワット相当の品種の照明装置を対象とした電源回路基板を同じもの２枚用いて、発光素子の増加とともに高ワット相当の品種に適用し、電源回路基板の共通化を図るものである。加えて、電源回路基板相互の熱的影響を軽減し、局部的な温度上昇等を防止するようにしたものである。

電源回路基板２０ａ-3を代表して説明すると、電源回路基板２０ａ-3には、制御用ＩＣ、トランス、ダイオード、アルミ電解コンデンサ、抵抗素子、コンデンサ、また、電源コネクタ等が実装されている。ここでは、発熱部品Ｈを制御用ＩＣ、ダイオード、アルミ電解コンデンサ、抵抗素子とする。図示のように、発熱部品Ｈは、略左右に分かれており、電源回路基板２０ａ-3、２０ｂ-3を基板取付板２０ｃに取付けた状態では、発熱部品Ｈが相対する部分がほとんどなくなる。ここで、発熱量が最大の部品は、制御用ＩＣであり、勿論、制御用ＩＣ同士も相対しないようになっている。

以上のように本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、電源回路基板２０ａ-3、２０ｂ-3の共通化を図ることができ、また、電源回路基板２０ａ-3、２０ｂ-3相互の熱的影響を軽減できる効果を奏する。

次に、本発明の第４の実施形態に係る照明装置ついて図７及び図８を参照して説明する。図７は、要部の概略構成を示す断面図、図８は、同平面図である。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には、同一符号を付し重複した説明は省略する。本実施形態では、電源回路基板２０ａ、２０ｂの間に遮蔽部材２５を設けたものである。遮蔽部材２５は、筒状本体２内の内壁２ｂによって形成された空間を電源回路基板２０ａ側と電源回路基板２０ｂ側とに仕切るように形成さており、筒状本体２の底壁２ａから一体的に立設されて構成されている。

このような構成によれば、電源回路基板２０ａ、２０ｂの半田面、すなわち、裏面２０ｅから生じた輻射熱は、相互の裏面２０ｅに干渉することなく、遮蔽部材２５に輻射され、筒状本体２への伝導等を経由して放熱される。さらに、裏面２０ｅから発生した熱は、遮蔽部材２５に沿って上昇し、空気流通間隙ｔを通過し対流によって放熱が促進される。したがって、電源回路基板２０ａ、２０ｂに実装された電気部品２１の温度上昇を抑制することができる。なお、遮蔽部材２５は、筒状本体２とは別体に構成し、これを本体２の内壁２ｂに取付けるようにしてもよい。

以上のように本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、遮蔽部材２５によって、電源回路基板２０ａ、２０ｂに実装された電気部品２１の温度上昇を抑制することができる効果を奏する。

次に、上記第４の実施形態の変形例を図９参照して説明する。図９は、要部の概略構成を示す断面図である。本例では、第４の実施形態における電源回路基板２０ａ、２０ｂは、相互の裏面２０ｅが向かい合わないように基板取付板２０ｃに取付けたものである。すなわち、電源回路基板２０ｂの裏面２０ｅは、筒状本体２の内壁２ｂと対向し、部品実装面２０ｄは、遮蔽部材２５と対向している。したがって、電源回路基板２０ａの部品実装面２０ｄの熱は、内壁２ｂに輻射され、裏面２０ｅの熱は、遮蔽部材２５に輻射され、対流を伴い放熱される。一方、電源回路基板２０ｂの部品実装面２０ｄの熱は、遮蔽部材２５に輻射され、裏面２０ｅの熱は、内壁２ｂに輻射され、対流を伴い放熱される。なお、勿論、電源回路基板２０ａの裏面２０ｅを筒状本体２の内壁２ｂと対向させ、部品実装面２０ｄを遮蔽部材２５と対向させるようにしてもよい。

以上のように本例によれば、上記第４の実施形態と同様な効果を奏することができる。

本発明の第１の実施形態に係る照明装置を示す斜視図である。同分解斜視図である。同要部の断面図である。同平面図である。本発明の第２の実施形態に係る電源回路基板の平面構成を示す説明図である。本発明の第３の実施形態に係る電源回路基板の平面構成を示す説明図である。本発明の第４の実施形態に係る照明装置を示す要部の断面図である。同平面図である。同第４の実施形態の変形例の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１・・・照明装置（ダウンライト）、２・・・本体、２ｂ・・・本体の内壁、
４・・・基板、１０・・・発光素子（ＬＥＤ）、２０ａ、２０ｂ・・・電源回路基板、
２０ｄ・・・電源回路基板の部品実装面、２０ｅ・・・電源回路基板の裏面、

Claims

熱伝導性の本体と；
この本体に熱的に結合され、発光素子が配設された基板と；
この基板に電気的に接続され前記発光素子を点灯制御するとともに、前記本体内に、前記基板と直交する方向に少なくとも２枚が配置され、これら相互の裏面を対向させ、部品面を本体の内壁に対向させて収納された電源回路基板と；
を具備することを特徴とする照明装置。
前記少なくとも２枚の電源回路基板に実装される発熱部品のうち、発熱量が最大の発熱部品相互を相対させないように配置したことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記少なくとも２枚の電源回路基板は、同一構成のものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
前記少なくとも２枚の電源回路基板は、一端部が基板取付板に取付けられ、この基板の一端部と基板取付板との間には空気流通間隙が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の照明装置。