JP2010097939A - 光源ユニット及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の発光素子が実装された基板の均熱化を促進できる光源ユニット及びその光源ユニットを用いた照明器具を提供する。
【解決手段】複数の発光素子が中央部及びその周囲部に実装された基板と、前記複数の発光素子の各々に対応する放熱手段とを有し、中央部に実装された発光素子に対応する放熱手段による放熱効果がその周囲部に実装された発光素子に対応する放熱手段による放熱効果より大きくするよう構成した。
【選択図】図６

Description

本発明は、ＬＥＤ等の発光素子を用いた照明器具に適する光源ユニット及びその光源ユニットを用いた照明器具に関する。

ＬＥＤ等の発光素子は、その温度が上昇するに従い、光の出力が低下し、耐用年数も短くなる。このため、ＬＥＤやＥＬ素子等の固体発光素子を光源とする照明器具にとって、耐用年数を延したり発光効率の特性を改善したりするために、発光素子の温度が上昇するのを抑制することが重要である。ＬＥＤを光源に採用した照明器具は、特許文献１に開示されている。この照明器具は、放熱性を有する取付板に基板を取り付けている。取付板は、周縁に点対称に設けられた取付部において、照明器具の本体に固定されている。基板に発生した熱は、照明器具の本体へ取付板を介して伝達される。これによって基板の放熱率は、高められている。

特開２００５−２８６２６７号公報

しかしながら、特許文献１に示された照明器具は、基板の周縁から本体へ熱を伝えている。光源が点灯された後一定時間を経過すると、基板の発熱と放熱とが均衡する。したがって、基板の温度は、全体として温度分布が均質になる。

ところが、光源を点灯した直後では、基板の中央部の温度が高くなる傾向にある。このような条件の場合、点灯と消灯とを繰り返すと、点灯直後の温度分布が不均一であることが原因となり、基板の中央部に実装された発光素子の耐用年数の短縮や特性の低下を引き起こす。例えば、基板の中央部に実装された発光素子の輝度が、その周囲部に実装された発光素子の輝度より低下してしまう。また、基板の中央部で発生した熱は、光源を点灯させてからの時間にかかわらず、もともと放熱されにくく、温度が上昇しやすい条件がそろっている。

本発明は、複数の発光素子が実装された基板の均熱化を促進できる光源ユニット及びその光源ユニットを用いた照明器具を提供することを目的とする。

請求項１に記載の光源ユニットは、複数の発光素子が中央部及びその周囲部に実装された基板と；前記複数の発光素子の各々に対応する放熱手段と；を有し、中央部に実装された発光素子に対応する放熱手段による放熱効果がその周囲部に実装された発光素子に対応する放熱手段による放熱効果より大きいことを特徴とする。

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や基板の形状には特段制限はない。中央部、周囲部は、画一的なものではない。基板や発光素子の配置形態等により把握される相対的概念である。また、例えば、放熱効果が周囲部に実装された発光素子に対応する放熱手段から中央部に実装された発光素子に対応する放熱手段に向けて漸次大きくなるような構成としてもよい。さらに、放熱手段は、反射体や配線パターン等で構成してもよく、また、特別に部材を設けて構成してもよい。さらにまた、中央部に実装された発光素子に対応する放熱手段と周囲部に実装された発光素子に対応する放熱手段との材質を変えるようにしてもよい。

請求項２に記載の光源ユニットは、請求項１に記載の光源ユニットにおいて、前記放熱手段は、反射体であり、この反射体は、複数の発光素子とそれぞれ対応する複数の入射開口と、この入射開口からの光が出射される出射開口を有し、入射開口から出射開口に向けて拡開する複数の反射面とを備え、この複数の反射面のうち、中央部に位置する反射面の面積がその周囲部に位置する反射面の面積より大きく形成されていることを特徴とする。

例えば、複数の反射面が放射状に配置されている場合には、周囲部に位置する反射面から中央部に位置する反射面に向けて漸次面積が大きくなるような構成としてもよい。

請求項３に記載の光源ユニットは、請求項１に記載の光源ユニットにおいて、前記放熱手段は、基板に銅箔で形成された配線パターンであり、この配線パターンは、複数の発光素子とそれぞれ対応して熱結合された複数のブロックを備え、中央部に実装された発光素子に対応するブロックの面積がその周囲部に実装された発光素子に対応するブロックの面積より大きく形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の光源ユニットは、請求項１に記載の光源ユニットにおいて、前記放熱手段は、熱伝導性の器具本体に形成されたパッドであり、このパッドは、複数の発光素子とそれぞれ対応して基板の裏面側に当接されており、中央部に実装された発光素子に対応するパッドの当接面積がその周囲部に実装された発光素子に対応するパッドの当接面積より大きく形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の照明器具は、請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の光源ユニットと；この光源ユニットを備える器具本体と;を具備することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、基板の均熱化を促進できる光源ユニットを提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、反射体で放熱手段を構成し、基板の均熱化を促進できる光源ユニットを提供することができる。

請求項３に記載の発明によれば、配線パターンで放熱手段を構成し、基板の均熱化を促進できる光源ユニットを提供することができる。

請求項４に記載の発明によれば、器具本体に形成されたパッドで放熱手段を構成し、基板の均熱化を促進できる光源ユニットを提供することができる

請求項５に記載の発明によれば、前記各請求項に記載の光源ユニットの効果を奏する照明器具を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係る照明器具を示す斜視図である。 図１に示した照明器具の分解斜視図である。 図２に示した反射体を出射側から見た斜視図である。 図２に示した反射体を入射側から見た斜視図である。 図２に示した反射体を出射側から見た平面図である。 図５に示した反射体の内周側及び外周側の反射面の一セグメントの平面図である。 図５中のＡ−Ａ線に沿う側面図である。 図２に示した基板の表面の平面図である。 図２に示した基板の配線パターン図である。 図２に示した基板、反射体、および配光体を本体に組付けた照明器具の断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る照明器具に係る基板、反射体、および配光体を本体に組付けた断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る照明器具における基板を本体の取付部に取着した状態を示す斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る照明器具に係る基板、反射体、および配光体を本体に組付けた断面図である。

本発明の第１の実施形態の光源ユニット１００及び照明器具は、天井Ｃに埋め込むタイプのダウンライト１を一例に、図１〜図１０を参照して説明する。ダウンライト１は、図１および図２に示すように、本体２と配光体３と基板４と電源ユニット５と反射体６と透光性のカバー７とを備える。

本体２は、熱伝導性の材料で底壁２ａを有した筒形状に作られており、図２および図１０に示すように取付部２４が底壁２ａに凹設されている。配光体３は、図１０に示すように、本体２の取付部２４の外周に取り付けられている。基板４は、図２および図１０に示すように、発光素子としてのＬＥＤ１０が実装され、本体２に設けられた取付部２４に装着されている。電源ユニット５は、図２に示すように、本体２の内部に収納された回路モジュール２０を含む。反射体６は、図２および図１０に示すように基板４を挟んで本体２に取り付けられる。透光性のカバー７は、図２および図１０に示すように、反射体６の前方に配設されている。なお、透光性のカバー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、図１に示すように、本体２は、端子台８を外面に有している。配光体３は、天井Ｃのパネルに固定するための板ばね９を一対備えている。光源ユニット１００は、基板４と反射体６とで構成される。

本体２は、導電性に優れた材料、例えばアルミニウム合金製のダイカスト、で形成されている。本体２の外面は、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、熱伝導性を保証できれば、本体２は、他の材料で形成してもよい。本体２は、外鉛直方向に延びる複数の放熱フィン２ｃを外面に有している。本体２は、底壁２ａに設けられた取付部２４に、中央ネジ穴２ｂと周囲貫通孔２ｄを有している。中央ネジ穴２ｂは、下方に向かって開いており、雌ネジが内周に形成されている。周囲貫通孔２ｄは、底壁２ａを板厚方向に貫通している。本体２は、電源ユニット５を収納している。

電源ユニット５は、図２に示すように、２枚の回路基板２０ａ、２０ｂで構成された回路モジュール２０と、これらの回路基板２０ａ、２０ｂを取り付けるための保持板２０ｃとを備えている。この回路モジュール２０は、制御用ＩＣ、トランス、コンデンサ等の電気部品２１を実装しており、上方から本体２内に挿入される。その後、上方から蓋２２を被せて本体２にネジ止めされることによって、回路基板２０ａ、２０ｂは、本体２内へ密閉状態で収納される。さらに、天板２３が、蓋２２の上から取り付けられる。回路モジュール２０は、発光素子であるＬＥＤが実装された基板４に電気的に接続されている。回路モジュール２０は、電源回路を有しており、発光素子の点灯と消灯を制御する。電源ユニット５は、本体２の外に露出した端子台８に接続されている。端子台８は、商用電源に接続される。

配光体３は、図２に示すように、下方に向かって広がるベベル形状にＡＢＳ樹脂で形成されている。配光体３は、化粧枠として環状のフランジ３ａが広がった開口端部に一体に形成されており、上端部が本体２に固定されている。配光体３は、外周面に一対の板ばね９が装着されている。この板バネ９は、図１０に示すように天井Ｃのパネルにこのダウンライト１を固定するためのアンカーとして機能する。

基板４は、図８及び図９を参照して説明する。基板４のおもて面を図８に示す。また、基板４のおもて面に形成される配線パターンのパターンとＬＥＤ１０の配置との関係を図９に示す。基板４は、図８及び図９に示すように、光源となるＬＥＤ１０を複数個、本実施形態では中央領域に３個およびその周囲部に９個の合計１２個、をおもて面に表面実装方式で有している。基板４は、絶縁材であるガラスエポキシ樹脂で作られた円形の平板である。

基板４のおもて面は、図８に示すように、ＬＥＤ１０が接続される配線パターン４０によってほぼ全面が覆われている。各配線パターン４０は、銅箔で形成されており、それぞれに接続されたＬＥＤ１０の放熱板（放熱手段）の機能も有している。したがって、図９に示されたように、配線パターン４０は、各ＬＥＤ１０が発生した熱を放熱させた場合に、基板４上の温度分布がだいたい均一になるようにブロック４０-1〜４０-12に分けられている。

また、基板４の裏面は、導電性に優れた材料、例えば銅層で全面が覆われている。銅層は、基板４に実装されるＬＥＤ１０のための回路とは絶縁されている。ＬＥＤ１０が点灯されている間に発生する熱は、この銅層によって基板４全体に拡散され、放熱される。この銅層は、熱を拡散することによって、基板４に対して局所的に熱が加わることを防止し、基板４に加わる熱応力を均質にする。また、基板４は、レジスト層が必要に応じて適宜積層された多層をなしている。

基板４は、本体２の底壁２ａに設けられた取付部２４へ密着することで熱的に接合されている。このとき、基板４は、間に接着材を介在させ本体２の底壁２ａと結合してもよい。接着材は、熱伝導性が良好なもの、具体的には、シリコーン樹脂系の接着材に金属酸化物等を混合したもの、が用いられる。接着材は、基板４を底壁２ａに密着させるものであればよい。したがって、柔軟な単なるシート状部材や硬化樹脂等であってもよい。

なお、基板４の材料は、ガラスエポキシ樹脂以外の絶縁材を採用する場合、放熱特性が比較的良好で耐久性に優れた材料であれば、セラミック材料又は他の合成樹脂材料を適用してもよい。また、金属材料を基板４に採用する場合、熱伝導性が良好で放熱性に優れていることに加え軽量である、アルミニウム合金が適している。

また、基板４は、この基板４を本体２へ固定するために用意される中央固定手段および周囲固定手段を通すための複数の固定箇所を有している。中央固定手段を装着するために基板の中央に用意される固定箇所は、中央貫通孔４ａである。周囲固定手段を装着するために基板４の周囲に用意される固定箇所は、本実施形態では３個設けられる外周貫通孔４ｂ，４ｃ，４ｄである。外周貫通孔４ｂ，４ｃ，４ｄは、中央貫通孔４ａを中心に１２０度の間隔を空けて配置されている。

基板４は、中央貫通孔４ａと各外周貫通孔４ｂ，４ｃ，４ｄとの間の同心円上に、中央部を中心とするなだらかな円弧状のスリット４ｓを有している。このスリット４ｓは、熱による基板４の伸びを吸収するための熱膨張吸収手段として用意されている。つまり、スリット４ｓは、中央貫通孔４ａと外周貫通孔４ｂ、中央貫通孔４ａと外周貫通孔４ｃ、中央貫通孔４ａと外周貫通孔４ｄ、をそれぞれ結ぶ線分上に、その線分と交差する方向、具体的には略直交する方向に形成されている。なお、スリットは、２つの外周貫通孔４ｂと４ｃ、４ｃと４ｄ、４ｄと４ｂをそれぞれ結ぶ線分上に、その線分と交差する方向、この場合は半径方向にさらに形成してもよい。

基板４は、中央貫通孔４ａと外周貫通孔４ｂ，４ｃ，４ｄにおいて、中央固定手段および周囲固定手段によって本体２へ固定される。基板４は、ＬＥＤ１０が点灯している間、熱を加えられ、ＬＥＤ１０が消灯された後、熱を放出する、というヒートサイクルに晒される。したがって、基板４は、膨張と収縮による応力を繰り返し受ける。このとき、図８中に矢印で示す方向に作用する熱膨張による応力は、スリット４ｓによって緩和される。基板４に作用する応力を軽減できるため、基板４の期待されない反りや変形は、抑制される。なお、中央貫通孔４ａから外周貫通孔４ｂ，４ｃ，４ｄに向かう方向以外の放射方向について、基板４は、固定されておらず自由になっているため、応力が作用する程度が小さい。

図９に示すように、銅箔で形成された配線パターン４０は、絶縁性の基板４のおもて面に第１から第１２の１２個のブロック４０-1〜４０-12と、２個のリードパターン４０-a、４０-bで構成される。ＬＥＤ１０-1〜１０-12は、各ブロック４０-1〜４０-12およびリードパターン４０-a，４０-bのうちの２つの間に跨ってそれぞれ接続されている。配線パターン４０の各ブロック４０-1〜４０-12とＬＥＤ１０-1〜１０-12との位置関係を示すためにＬＥＤ１０-1〜１０-12は、二点鎖線で表示している。ＬＥＤ１０は、２つのグループに分かれており、それぞれ６つずつ直列に接続される。第１のグループは、ＬＥＤ１０-1〜ＬＥＤ１０-6によって構成され、第２のグループは、ＬＥＤ１０-7〜ＬＥＤ１０-12によって構成される。

第1のグループにおいて、ＬＥＤ１０-1のアノードはリードパターン４０-aに接続され、カソードは第１のブロック４０-1に接続されている。ＬＥＤ１０-1が発生する熱は、第１のブロック４０-1に伝達されるように熱的に結合されている。ＬＥＤ１０-2のアノードは第１のブロック４０-1に接続され、カソードは第２のブロック４０-2に接続されている。ＬＥＤ１０-2が発生する熱は、第２のブロック４０-2に伝達されるように熱的に結合されている。以下同様に、ＬＥＤ１０-3から１０-6まで直列に接続されている。

また、第２のグループにおいて、ＬＥＤ１０-7のアノードはリードパターン４０-bに接続され、カソードは第７のブロック４０-7に接続されている。ＬＥＤ１０-7が発生する熱は、第７のブロック４０-7に伝達されるように熱的に結合されている。ＬＥＤ１０-8のアノードは第７のブロック４０-7に接続され、カソードは第８のブロック４０-8に接続されている。ＬＥＤ１０-8が発生する熱は、第８のブロック４０-8に伝達されるように熱的に接続されている。同様にＬＥＤ１０-9〜ＬＥＤ１０-12は、第８のブロック４０-8〜第１２のブロック４０-12の間に直列に接続されている。

ＬＥＤ１０-1〜１０-12が各々発生する熱は、基板４の中央部分にこもりやすい。したがって、配線パターン４０を構成するブロックのうち、基板４の中心寄りに位置するブロック４０-4、４０-7及び４０-10の面積は、周囲に配置される他のブロックの面積より大きく形成される。つまり、中央部に位置するＬＥＤ１０-4、１０-7及び１０-10が熱的に結合されたブロック４０-4、４０-7及び４０-10の面積を大きくし、基板４全体の温度分布が均一になるようにしている。したがって、中央部のブロック４０-4，４０-7，４０-10の放熱能力は、その周辺部のブロックの放熱能力よりも大きい。

反射体６は、図２〜図７に示すように、基板４のおもて面側、すなわちＬＥＤ１０が実装された側、に配置され、白色のポリカーボネートやＡＳＡ樹脂等によって形成されている。反射体６は、ＬＥＤ１０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有している。反射体６は、円板形状であり、基板４に実装されたＬＥＤ１０の各々に対応する位置に投光開口６ａを設けている。本実施形態において、投光開口６ａは、１２個ある。

反射体６は、図１０に示すように、本体２の取付部２４に嵌るリング状の外周縁部６ｂを有している。また、各投光開口６ａは、図５に示すように、放射状隔壁６ｃと内周隔壁６ｄと分割隔壁６ｅによって、個別に仕切られている。放射状隔壁６ｃは、中央部から外周縁部６ｂまで、それぞれ中央寄りの３つのＬＥＤ１０に対応する投光開口６ａの間を通るように、約１２０度の間隔を空けて放射状に配置されている。内周隔壁６ｄは、中央部から外周縁部６ｂの間、つまり、中央寄りの３つのＬＥＤ１０に対応する投光開口６ａとその外周に配置された９つのＬＥＤ１０に対応する投光開口６ａとの間に、放射状隔壁６ｃを二分する円形に形成されている。分割隔壁６ｅは、各放射状隔壁６ｃの間に位置する内周隔壁６ｄから外周縁部６ｂまでの間に、それぞれ２つずつ設けられている。

したがって、反射体６は、６個の分割隔壁６ｅが形成されていることとなる。つまり、分割隔壁６ｅは、基板４の外周寄りに配置された９つのＬＥＤ１０に対応する９つの投光開口６ａのうち放射状隔壁６ｃによって３つずつに分けられた投光開口６ａを、さらに１つずつの領域に分けている。

上述の反射体６において、各投光開口６ａを仕切る各隔壁、すなわち、放射状隔壁６ｃ、内周隔壁６ｄ及び分割隔壁６ｅは、図７に示すように、投光開口６ａの入射側６ｉから出射側６ｏへ下方に向かって拡開した、いわゆる伏せたお椀形状の、放物面を形成している。各投光開口６ａに形成された放物面は、反射面６ｆを構成している。放射状隔壁６ｃ、内周隔壁６ｄ及び分割隔壁６ｅは、出射側６ｏから見て山形に形成されている。各隔壁６ｃ、６ｄ、６ｅの尾根が成す出射側６ｏの形状は、平面視において、内周隔壁６ｄの内側の３つが図６（ａ）に示すように扇形の形状であり、外側の９つが図６（ｂ）に示すように台形の形状となっている。

投光開口６ａごとに形成された１２個の反射面６ｆのうち、内周隔壁６ｄより内側、すなわち、中央部に位置する３個の投光開口６ａの反射面６ｆｍの１個あたりの表面積Ｓｍは、その周囲部に位置する９個の投光開口６ａの反射面６ｆｃの１個あたりの表面積Ｓｃより大きく形成されている。つまり、反射面６ｆｍと反射面６ｆｃとの１個あたりの面積は、Ｓｍ＞Ｓｃの関係を有している。また、図６（ａ）及び図６（ｂ）に代表して示すように、下方から見た平面視において、反射面６ｆｍに対応する扇形が成す投光開口６ａの投影面積Ｓ１も、反射面６ｆｃに対応する台形が成す投光開口６ａの投影面積Ｓ２よりも大きく形成されている。つまり、Ｓ１＞Ｓ２の関係を有している。このように、放熱手段としての反射体６において、中央部の投光開口６ａの反射面６ｆｍの表面積およびその投影面積Ｓ１は、周囲部の投光開口６ａの反射面６ｆｃの表面積およびその投影面積Ｓ２よりも大きい。

反射体６は、図４および図７に示すように基板４に面した側の放射状隔壁６ｃの外周縁部６ｂ寄りの部分にステム６ｈを有している。各ステム６ｈは、基板４に面した側からそれぞれ１つずつネジ穴６ｇが形成されている。ステム６ｈおよびネジ穴６ｇは、図４に示すように反射体６に合計３箇所に形成されている。

次に、基板４と反射体６とからなる光源ユニット１００を本体２の取付部２４に組み付ける方法は、図１０を参照して説明する。なお、図１０中において、板バネ９は一部省略している。図１０に示すように、本体２の底壁２ａに設けられた取付部２４は、基板４の裏面全面が密着するように形成されている。反射体６のステム６ｈは、本体２の周囲貫通孔２ｄおよび基板４の外周貫通孔４ｂ，４ｃ，４ｄに対峙する位置に配置されている。基板４に面した反射体６の裏面、特に、反射体６の外周縁部６ｂの基板４側の端、投光開口６ａの縁部６ａｉ，６ａｏ、およびステム６ｈは、ＬＥＤ１０が実装された基板４のおもて面に当接する。

基板４及び反射体６は、次の手順で取付部２４に固定される。まず、基板４は、本体２の下方から取付部２４に嵌め込まれる。そして中央ネジ１１が基板４のおもて面から中央貫通孔４ａを通して底壁２ａに設けられた中央ネジ穴２ｂにねじ込まれることによって、基板４の中央部が本体２に固定される。続いて、基板４の周囲は、３本の周囲ネジ１２によって、本体２に固定される。周囲ネジ１２は、本体２の上方から、底壁２ａの周囲貫通孔２ｄ、基板４の外周貫通孔４ｂ，４ｃ，４ｄを通して、反射体６の放射状隔壁６ｃの裏面側に設けられたステム６ｈのネジ穴６ｇに締め込まれる。このように、基板４を中央ネジ１１によって底壁２ａへ位置決めと仮固定を行った後、周囲ネジ１２によって反射体６を固定するのと同時に基板４の固定が完了するので、組立て作業を容易に行うことができる。

中央ネジ１１は、中央固定手段として機能する。中央固定手段は、基板４を本体２にしっかり固定できれば、中央ネジ１１の代わりに、取付部２４の中心に立てられたスタッドボルトおよびこれに締め込まれるナットのセット、または、取付部２４の中心に打ち込まれるリベットなどであってもよい。また、周囲ネジ１２は、周囲固定手段として機能する。周囲固定手段は、基板４の周囲および反射体６を本体２にしっかり固定できれば、周囲ネジ１２の代わりに、反射体６のステム６ｈに立てられたスタッドボルトおよび周囲貫通孔２ｄを通して底壁２ａの上方へ突出したスタッドボルトに閉め困れるナットのセット、または、周囲貫通孔２ｄと基板の外周貫通孔４ｂ，４ｃ，４ｄを通して反射体６のステム６ｈに打ち込まれるリベットなどであってもよい。

周囲ネジ１２の締付け力は、反射体６を底壁２ａ側へ引っ張る方向に働く。基板４を固定する中央ネジ１１と反射体６を引き寄せる周囲ネジ１２との締付け力が協働して、基板４は、強固に底壁２ａへ固定される。この状態において、反射体６の投光開口６ａは、基板４の各ＬＥＤ１０と対向配置されるようになっている。また、ＬＥＤ１０が実装された基板４のおもて面は、押し当てられた反射体６の裏面に密着する。反射体６の裏面は、図４に示すように、個々のＬＥＤ１０を囲うように投光開口６ａの縁部６ａｉ，６ａｏが形成されている。これらの縁部６ａｉ，６ａｏは、ステム６ｈと同じ高さに形成されている。したがって、反射体６は、基板４に実装されたＬＥＤ１０の一つ一つに対応して基板４の裏側を本体２の底壁２ａの取付部２４に押し当てることができる。

配光体３は、本体２に取付ネジ１３によって固定されている。フランジ３ａの外径は、天井Ｃの埋込み穴より大径である。ダウンライト１を天井Ｃに設置した状態で、フランジ３ａは、埋込穴の周縁に下方から引っ掛かる。本実施形態のダウンライト１は、配光体３と反射体６との間に、アクリル樹脂等で作られた透光性のカバー７を有している。カバー７は、光が出射される反射体６の前方に配設されるようになっている。

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、回路モジュール２０に有る点灯回路が動作する。基板４に電力が供給されることによって、ＬＥＤ１０が発光する。各ＬＥＤ１０から出射された光の多くは、カバー７を透過して前方に照射される。一部の光は、各ＬＥＤ１０に対応する反射体６の各反射面６ｆでいったん反射されることによって配光制御され、透光性のカバー７を透過して前方に照射される。

ＬＥＤ１０から発生する熱は、主として基板４の裏面から本体２の底壁２ａへ伝わる。この熱は、本体２の端のほうまで全体へ伝導されるとともに、伝導する過程で放熱フィン２ｃから放熱される。また、ＬＥＤ１０で発生した熱は、図７に示したように基板４のおもて面を覆うように形成されている配線パターン４０によっても、基板４に拡がる。反射体６の裏面は、縁部６ａｉ，６ａｏおよびステム６ｈのほか、図４に示すように半径方向に延びたリブによっても、基板４のおもて面に当接している。基板４と反射体６との密着性が保たれているので、配線パターン４０に拡がった熱は、基板４から反射体６へ伝達され、基板４から除去される。

ＬＥＤ１０で発生した熱が、本体２および反射体６に逃がされるので、基板４の温度分布が平均化される。また、この実施形態の反射体６の中央部に位置する反射面６ｆｍの１個あたりの表面積Ｓｍは、周囲部に位置する反射面６ｆｃの１個あたりの表面積Ｓｃより大きく形成されている。つまり、基板４の中央部に対応する放熱面積が十分に用意されている。したがって、ＬＥＤ１０を点灯した直後、基板４の温度分布において中央部に熱が集中しやすいとされる時間であっても、基板４の温度分布が安定する。その結果、この実施形態の照明器具であるダウンライト１は、ＬＥＤ１０を点灯した場合に早い段階で光束が安定するとともに、ＬＥＤ１０の耐用年数の低下を軽減できる。

加えて、反射面６ｆｍに対応する投光開口６ａの出射側６ｏの投影面積Ｓ１が、反射面６ｆｃに対応する投光開口６ａの出射側６ｏの投影面積Ｓ２よりも大きく形成されている。この点においても基板４の放熱が促進され、基板４の熱を放熱させたことによる効果が顕著に現れる。配線パターン４０において、基板４の中央部に位置するＬＥＤ１０-4、１０-7及び１０-10が熱的に接合されているブロック４０-4、４０-7及び４０-10の面積を周囲のものよりも大きくした。この点においても、基板４の中央部の放熱を促進させ、基板４の温度分布の均質化が行われている。

基板４は、ＬＥＤ１０から発生する熱で膨張、収縮の繰り返しにより変形する虞がある。この場合でも、反射体６の裏面が基板４のおもて面に押圧当接されており、基板４に作用する熱膨張による応力は、スリット４ｓによって吸収することができる。したがって、基板４の反りや変形を抑制することができる。なお、スリット４ｓは、基板４の製造過程におけるリフロー工程においても、熱膨張による変形を抑制する機能を発揮している。

以上のように本実施形態によれば、複数のＬＥＤ１０が実装された基板４の均熱化を促進できる光源ユニット１００及びその光源ユニット１００を用いたダウンライト（照明器具）１を提供することができる。また、この実施形態によれば、基板４が反射体６によって本体２に押し当てられているので、基板４が効率よく放熱されるとともに、基板４の変形をも抑制できる。

本発明の第２の実施形態の照明器具は、ダウンライト１を例に、図１１を参照して説明する。このダウンライト１は、第１の実施形態のダウンライト１とほぼ同じであり、天井Ｃに対する固定方法が第１の実施形態の場合と異なる。したがって、第１の実施形態のダウンライト１と同じ機能を有する構成は、図中に同じ符号を付してその説明を省略する。

このダウンライト１は、ハウジングＨを介して天井Ｃに取り付けられる。このハウジングＨは、天井Ｃのパネルを保持する天井根太に固定されている。ハウジングＨは、天井根太の間に渡されるスライドＨ１と、このスライドＨ１に取り付けられたハルＨ２とを備えている。ハルＨ２は、内側に吊りブラケットＨ３を有している。

ダウンライト１の配光体３は、図１１に示すように外側面にベース３１と線細工バネ３２を有している。線細工バネ３２は、ベース３１に金具３３で連結されている。線細工バネ３２は、自由状態でＶ字形に広がる弾性力を有しており、吊りブラケットＨ３に設けられた孔に通される。吊りブラケットＨ３に通された線細工バネ３２の先端が広がることによって、ダウンライト１は、天井Ｃのパネルにフランジ３ａを引っ掛けて、固定される。

このダウンライト１は、ハウジングＨを介して天井Ｃに固定されるため、第１の実施形態のダウンライト１よりも配光体３が光の出射方向に長く作られている。また、配光体３は、本体２と同じく熱伝導性に優れたアルミニウム合金製のダイカストである。この配光体３は、第１の実施形態の配光体３よりも大きいので、その分だけ熱容量が大きいし、放熱面積も広い。配光体３は、本体２の底部に取り付けられている。配光体３は、ＬＥＤ１０で発生した熱を本体２を介して吸熱し、放熱する。本体２と配光体３との間に熱伝達に優れた銅製ガスケットやペーストを挟み、密着面積を増やすことも好ましい。このダウンライト１は、第１の実施形態のダウンライト１よりも多くの熱を逃がすことができるので、ＬＥＤ１０の個数を増やすなど、発熱量が増えた場合でも、その熱を逃がすことができる。

本発明の第３の実施形態の照明器具は、第１および第２の実施形態と同様に、ダウンライト１を例に、図１２を参照して説明する。本実施形態のダウンライト１は、取付部２４に対する基板４の取付方法が他の実施形態と異なっており、その他の構成は、第１、第２の実施形態と同じである。したがって、同じ構成に係る説明は、第１および第２の実施形態において対応する説明の箇所および対応する図面を参酌し、ここでの記載を省略する。

図１２は、本体２の底壁２ａに設けられる取付部２４に、基板４が装着された状態を下方側から見て示す。この実施形態の本体２は、取付部２４の内周の側壁に、係合ブロック２６を有している。係合ブロック２６は、取付部２４に設けた中央ネジ穴２ｂを中心とする周方向に開口した凹部２６１を有している。また、基板４は、切欠部４１と爪４２とを備えている。切欠部４１は、基板４を取付部２４に嵌め込む際に係合ブロック２６と干渉しないように基板４の一部を除去した部分である。爪４２は、切欠部４１から周方向に延びており、係合ブロック２６の凹部２６１に嵌り込む。

基板４を本体２に装着する場合、取付部２４の底に当接する位置まで基板４を挿入する。そして、基板４の裏面を取付部２４の底に押し当てた状態で、本実施形態では時計回りに、回動させることによって、爪４２を係合ブロック２６の凹部２６１に嵌合させる。係合ブロック２６は、中央ネジ穴２ｂに対して周囲貫通孔２ｄが配置された方位とほぼ同じ方位に、つまり３箇所に、設けられている。爪４２が凹部２６１に嵌った状態で、基板４は、取付部２４の底面にぴったり当っている。このように構成したことによって、基板４を本体２に取り付ける作業が簡単になる。また本実施形態の本体２および基板４は、第１の実施形態および第２の実施形態のダウンライト１のいずれにも採用することができる。

なお、第１の実施形態のダウンライト１の配光体３は、ＡＢＳ樹脂製である代わりに、第２の実施形態と同様にアルミニウム合金製のダイカストで造られていてもよい。さらに、第１から第３の実施形態における反射体６は、熱伝導に優れたアルミニウム合金製のダイカストで作ってもよい。反射体６をアルミニウム合金製にすることで、基板４の表側のほぼ全面に形成された配線パターン４０によってＬＥＤ１０から伝わった熱をさらに反射体６に積極的に伝達させることができる。そして、反射体６に伝わった熱は、さらに、配光体３に伝達することで、ＬＥＤ１０で発生する熱を効率よく放熱させることができる。

本発明の第４の実施形態の照明器具は、上記各実施形態と同様に、ダウンライト１を例に、図１３を参照して説明する。本実施形態のダウンライト１は、取付部２４に対する基板４の取付構造が他の実施形態と異なっており、その他の構成は、上記各実施形態と同じである。したがって、同じ構成に係る説明は、上記各実施形態において対応する説明の箇所および対応する図面を参酌し、ここでの記載を省略する。

本体２は、底壁２ａに設けられた取付部２４の中央に突出した中央ボス２５ａと、中央ボス２５ａの周りに複数個配置された周囲ボス２５ｂを有している。中央ボス２５ａおよび周囲ボス２５ｂの高さは、取付部２４の深さよりも低い。中央ボス２５ａは、下方に開いたネジ穴を有し、周囲ボス２５ｂは、底壁２ａも貫通する貫通孔を有している。また、取付部２４は、ＬＥＤ１０が配置された各位置に対応するところに、パッド２５ｃを有している。このパッド２５ｃは、中央ボス２５ａや周囲ボス２５ｂと同じ高さに形成されており、基板４の裏面に当接する。パッド２５ｃは、熱伝導に優れた本体２の部材と一続きに成形されており、ＬＥＤ１０が配置された基板４の裏側に当接することによって、ＬＥＤ１０が発生する熱を吸熱する。

さらに、中央部に実装されたＬＥＤ１０に対応するパッド２５ｃは、周囲部に実装されたＬＥＤ１０に対応するパッド２５ｃより、基板４との当接面積が大きくなるように形成されている。これにより、基板４の中央部の放熱効果を大きなものとしている。なお、基板４の裏側とパッド２５ｃとの間にシリコーンや銅箔等の熱伝導性を有する物質を介在させてもよい。

基板４及び反射体６は、次の手順で取付部２４に固定される。まず、基板４は、本体２の下方から取付部２４に嵌め込まれる。そして中央ネジ１１が中央貫通孔４ａを通して中央ボス２５ａにねじ込まれることによって、基板４の中央部が本体２に固定される。続いて、基板４の周囲は、３本の周囲ネジ１２によって、本体２に固定される。周囲ネジ１２は、本体２の上方から、周囲ボス２５ｂに開けられた貫通孔、および基板４の外周貫通孔４ｂ，４ｃ，４ｄを通して、反射体６の放射状隔壁６ｃの裏面側に設けられたステム６ｈのネジ穴６ｇに締め込まれる。このように、基板４を中央ネジ１１によって底壁２ａの位置決めと仮固定を行った後、周囲ネジ１２によって反射体６を固定するのと同時に基板４の固定が完了する組立作業を容易に行うことができる。

中央ネジ１１は、中央固定手段として機能する。中央固定手段は、基板４を本体２にしっかり固定できれば、中央ネジ１１の代わりに、中央ボス２５ａに立てられたスタッドボルトおよびこれに閉め込まれるナットのセット、または、中央ボス２５ａに打ち込まれるリベットなどであってもよい。また、周囲ネジ１２は、周囲固定手段として機能する。周囲固定手段は、基板４の周囲および反射体６を本体２にしっかり固定できれば、周囲ネジ１２の代わりに、反射体６のステム６ｈに立てられたスタッドボルトおよび周囲ボス２５ｂの貫通孔を通って底壁２ａの上方へ突出したスタッドボルトに締め込まれるナットのセット、または、周囲ボス２５ｂの貫通孔と基板４の外周貫通孔４ｂ，４ｃ，４ｄを通して反射体６のステム６ｈに打ち込まれるリベットなどであってもよい。

周囲ネジ１２の締付け力は、中央ボス２５ａを支点として反射体６の周囲を底壁２ａ側へ引っ張る方向に働く。基板４を中央ボス２５ａに固定する中央ネジ１１と反射体６を引き寄せる周囲ネジ１２との締付け力が協働して、基板４は、強固に底壁２ａへ固定される。この状態において、反射体６の各投光開口６ａは、基板４の各ＬＥＤ１０と対向配置されている。また、ＬＥＤ１０が実装された基板４の表面側は、押し当てられた反射体６の裏面に密着する。

本実施形態のダウンライト１の場合、本体２の底壁２ａに設けた取付部２４に中央ボス２５ａおよび周囲ボス２５ｂを配置することによって基板４と底壁２ａとの間に空間を設けている。したがって、基板４の背面側に電子部品等の導電部材を実装してもよい。この場合でも、基板４は、本体２へ強固に固定されている。ＬＥＤ１０が実装された側と反対側の基板４の背面側に配設される導電部材は、底壁２ａから十分な絶縁距離を確保することができるので、絶縁部材を介在させる必要がない。

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、回路モジュール２０にある点灯回路が動作する。基板４に電力が供給されることによって、ＬＥＤ１０が発光する。ＬＥＤ１４から発生する熱は、基板４の裏面から中央ボス２５ａ、周囲ボス２５ｂおよびパッド２５ｃを通して本体２の底壁２ａへ伝わる。また、ＬＥＤ１０で発生した熱は、基板４のおもて面を覆うように形成されている配線パターン４０にも拡がり、この配線パターン４０の表面から放熱される。そして、配線パターン４０によって拡がった熱は、基板４の表面から反射体６の外周縁部６ｂ、外周よりの投光開口６ａの縁部６ａｏ、ステム６ｈを介して反射体６にも伝わる。さらに、熱は、本体２の全体へ伝導されて拡散し、また、伝導する過程で外表面から放熱される。ここで、基板４は、ＬＥＤ１０から発生する熱で膨張、収縮の繰り返しにより変形する虞がある。しかし、基板４の取付け強度が強固であること、反射体６の裏面が基板４の表面側に押圧当接されること、ＬＥＤ１０で発生した熱をパッド２５ｃを介して本体２へ効率よく逃がしていること、などの対策が施されていることによって、基板４は、変形することが抑制される。

また、この実施形態では、中央部に実装されたＬＥＤ１０に対応するパッド２５ｃは、周囲部に実装されたＬＥＤ１０に対応するパッド２５ｃより、基板４との当接面積が大きくなるように形成されている。つまり、基板４の中央部に対応する放熱面積が十分に用意されている。したがって、ＬＥＤ１０を点灯した直後、基板４の温度分布において中央部に熱が集中しやすいとされる時間であっても、基板４の温度分布が安定する。その結果、この実施形態の照明器具であるダウンライト１は、ＬＥＤ１０を点灯した場合に早い段階で光束が安定するとともに、ＬＥＤ１０の耐用年数の低下を軽減できる。

１・・・照明器具（ダウンライト）、２・・・本体、４・・・基板、
６・・・放熱手段（反射体）、６ｉ・・・入射開口、６ｏ・・・出射開口、
６ｆ・・・反射面、１０・・・発光素子（ＬＥＤ）、
２５ｃ・・・放熱手段（パッド）、４０・・・放熱手段（配線パターン）

Claims (5)

1. 複数の発光素子が中央部及びその周囲部に実装された基板と；
   前記複数の発光素子の各々に対応する放熱手段と；
   を有し、中央部に実装された発光素子に対応する放熱手段による放熱効果がその周囲部に実装された発光素子に対応する放熱手段による放熱効果より大きいことを特徴とする光源ユニット。
2. 前記放熱手段は、反射体であり、この反射体は、複数の発光素子とそれぞれ対応する複数の入射開口と、この入射開口からの光が出射される出射開口を有し、入射開口から出射開口に向けて拡開する複数の反射面とを備え、この複数の反射面のうち、中央部に位置する反射面の面積がその周囲部に位置する反射面の面積より大きく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
3. 前記放熱手段は、基板に銅箔で形成された配線パターンであり、この配線パターンは、複数の発光素子とそれぞれ対応して熱結合された複数のブロックを備え、中央部に実装された発光素子に対応するブロックの面積がその周囲部に実装された発光素子に対応するブロックの面積より大きく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
4. 前記放熱手段は、熱伝導性の器具本体に形成されたパッドであり、このパッドは、複数の発光素子とそれぞれ対応して基板の裏面側に当接されており、中央部に実装された発光素子に対応するパッドの当接面積がその周囲部に実装された発光素子に対応するパッドの当接面積より大きく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の光源ユニットと；
   この光源ユニットを備える器具本体と;
   を具備することを特徴とする照明器具。

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