JP2010245018A - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ヒートシンクの熱がカバーに伝わり難い照明装置を提供する。
【解決手段】透光材からなる内管体及び外管体と、前記内、外管体を繋ぐ連結壁とを有し、前記内管体の内側が収容空間となる上、前記内管体と前記外管体と連結壁との間に中空部が画成されるように二重構造に形成された管状カバーと、前記管状カバーの収容空間内に固定されている発光手段とを備えていることを特徴とする照明装置。
【選択図】図２

Description

本発明は照明装置に関し、特に、二重構造のカバーを有する照明装置に関する。
発光ダイオードを用いる照明装置は、瞬間点灯できることと水銀を使用していないという利点により、便利且つ環境に優しい新たな発光手段として注目されている。
例えば、特許文献１や特許文献２では、複数の発光ダイオードモジュールを用いる照明装置が開示されている。複数の発光ダイオードモジュールを用いる場合、発光ダイオードモジュールの放熱問題を解決するため、全ての発光ダイオードモジュールと接触または連結するヒートシンクが必要となり、通常では半円柱状や角柱状のヒートシンクが使用されており、また、照明の色を調整するカバーはシンプルな単層のものが使用されている。
台湾新型専利Ｍ３３１０７５号公報 台湾発明専利Ｉ２３５８０６号公報
上記従来の照明装置において、発光ダイオードの発光と共に生じる熱を発散する手段として、露出する半円柱状または角柱状のヒートシンクが使用され、その上、照明の色を調整するカバーは単層の構成になっているので、発光ダイオードから生じる熱は直接カバーに伝わり、その熱によってカバーの外側の空気が加熱されやすい。この構成において、カバーはヒートシンクの機能を備えるようになっており、外部の比較的冷たい空気と接触する面積を広げる効果を有する。しかし、例えば照明の色を調整するため、カバーの温度を一定レベル以下に抑えることをしなければなければならない場合はやはり問題となる。
また、半円柱状や角柱状のヒートシンクを使用すると、照明装置における複数の発光ダイオードモジュールから発する光の一部は、ヒートシンクにより阻止されてヒートシンクを越えた反対側まで届くことが出来ず、ヒートシンクの形状が照明装置全体の形状の変化可能性を制限する上、照明装置の照明範囲をも制限する問題点がある。
更に、照明の色を調整するカバーの内側には、蛍光塗料または何らかの塗料がコーティングされることが多い。照明装置の組立作業において、ヒータシンクなどをカバーの内側に設置する時、コーティングされた蛍光塗料を傷つけ易い問題点もある。
上記問題点を解決するため、ヒートシンクの熱がカバーに伝わり難い照明装置の提供を本発明の第１の目的とする。更に、照明範囲がヒートシンクにより阻まれることなく、３６０°の照明範囲を有する照明装置の提供を本発明の第２の目的とする。
上記第１の目的を達成すべく、本発明は、透光材からなる内管体及び外管体と、前記内、外管体を繋ぐ連結壁とを有し、前記内管体の内側が収容空間となる上、前記内管体と前記外管体と連結壁との間に中空部が画成されるように二重構造に形成された管状カバーと、前記管状カバーの収容空間内に固定されている発光手段とを備えていることを特徴とする照明装置を提供する。
上記第２の目的を達成すべく、本発明は、上記照明装置において、内管体と外管体とからなり、前記内管体の内側に収容空間を有する上、前記内管体と前記外管体との間が密閉空間となるように一体に形成された管状カバーを更に備えており、且つ、前記ヒートシンク及び前記フレキシブル基板は、前記内管体内側の収容空間に収容されていることを特徴とする照明装置を提供する。
上記構成により、本発明の照明装置は、上記構成を有する管状カバーを更に備えることにより、発光ユニットからヒートシンクに伝わる熱は管状カバーを加熱する前に、中空に形成されたヒートシンクの内側の空気を加熱し、そして加熱された空気は管状カバーと接触する前にヒートシンクの両端から排出されるので、カバーの温度を一定レベル以下に抑えることがより簡単になる。
更に、本発明は中空のヒートシンクの外側に、フレキシブル基板を巻き、発光ユニットを複数該フレキシブル基板の外表面に取り付けるように構成したので、ヒートシンクによる発光ユニットの設置可能範囲に対する制限が少なく、発光ユニットを照明装置の周囲３６０°が照明されるように配置することが可能となる。
本発明の照明装置の第１の実施形態の外部構成が示される斜視図である。 本発明の照明装置の第１の実施形態の構成が示される分解図である。 本発明の照明装置の第１の実施形態の構成が示される要部縦断面図である。 本発明の照明装置の第１の実施形態の構成が示される円周方向断面図である。 本発明の照明装置の第１の実施形態の構成が示される延伸方向断面図である。 本発明の照明装置の第１の実施形態に使用されるフレキシブル基板における発光ダイオードモジュールの分布状況の変化例が示される展開図である。 本発明の照明装置の第２の実施形態の構成が示される分解図である。 本発明の照明装置の第３の実施形態の構成が示される分解図である。 本発明の照明装置の第３の実施形態の構成が示される要部縦断面図である。
以下は図面を参照しながら、本発明の各好ましい実施形態について説明する。ちなみに、各図面において、類似する構成及び機能を有する部材には同じ符号を付けている。
［第１の実施形態］
図１〜図４に本発明の第１の実施形態の照明装置の構成が示されており、図１は該照明装置の外部構成が示される斜視図であり、図２は該照明装置の分解図であり、図３は該照明装置の要部縦断面図であり、図４は該照明装置の円周方向断面図である。図５は該照明装置の構成が示される延伸方向断面図である。
図１〜図５に示されるように、本発明の第１の実施形態の照明装置１００は、収容空間７１を有するように形成された管状カバー７０と、管状カバー７０の収容空間７１内に固定されているヒートシンク１０と、ヒートシンク１０の外表面を包むように固定されている回路基板２０と、回路基板２０に固定されている発光手段３０とを備えているものである。
管状カバー７０は、例えばガラスなどの透光材からなる外管体７０２と、長さ方向が外管体７０２より長い内管体７０１と、内、外管体７０１、７０２を繋ぐ連結壁７０３と有し、内管体７０１の内側が収容空間７１となる上、内管体７０１と外管体７０２と連結壁７０３との間に密閉空間７２となった中空部が画成され、両端に開口を有する二重構造に形成されている。また、管状カバー７０を一体に成形することにより、組立ての手数を省くことができる。
ちなみに、外管体７０２の外表面に、飛散防止機能を有する保護フィルムを積層することが好ましい。この保護フィルムは、例えばシリコンゴム又はシリコン樹脂を含有する塗料を塗布することによって積層することができる。保護フィルムを有する管状カバー７０は、衝撃や落下の際に、破片の飛散を抑えることができる。
ヒートシンク１０は、例えば金属など熱伝導性が高い材料により、管状カバー７０の延伸方向と略一致するように延伸し、内部空間１３を囲むと共に両端に開口を有する中空管状体に形成された中空本体１１と、中空本体１１の内表面に凸設されている複数の放熱フィン１２とを有するように形成されていると共に、中空本体１１の外表面には、電気絶縁材からなる接着層１４がコーティングされている。この実施形態では、ヒートシンク１０の中空本体１１は、２つの平面板部１０１と、該２つの平面板部１０１を繋ぐ第１と第２の曲面板部１０２、１０３とを有するように形成されている。
回路基板２０は、フレキシブル基板を使用し、ヒートシンク１０の中空本体１１の外表面を覆って、電気絶縁材からなる接着層１４を介して固定されている。固定ネジ１３１が回路基板２０を貫通してからヒートシンク１０の中空本体１１にねじ込まれ、回路基板２０をヒートシンク１０に固定されている。更に、ヒートシンク１０の外表面を包む回路基板２０の円周方向の両端部は、ロック手段２１により係止し合うように固定されている。この構成により、回路基板２０はヒートシンク１０と同じく管状になって、ヒートシンク１０の外表面に密接するように固定されている。
また、回路基板２０の２つの平面板部１０１を覆う平面部分２０１のそれぞれに、回路基板２０と電気的に接続している半導体ユニット１５が挿通し、ヒートシンク１０の中空本体１１の外表面にコーティングされている接着層１４と接触するように固定されている。２つの半導体ユニット１５をそれぞれ接着層１４と密接することによって、半導体ユニット１５の放熱効果を向上させることができる。
発光手段３０は複数の発光ユニット３１からなり、管状カバー７０及びヒートシンク１０の延伸方向と平行する３つの列となるように並んで、回路基板に固定されている。発光ユニット３１として発光ダイオードモジュールを用いると、発光ダイオードモジュールの照明角度が約１２０°であるので、均等な位置に配置されている３列の発光ユニット３１は、ちょうど周囲３６０°を照明することができる。この実施形態において、３列の発光ユニット３１における１列の発光ユニット３１は、回路基板２０の第１の曲面板部１０２を覆う第１の曲面部分２０２に配置され、他の２列の発光ユニット３１は、第２の曲面板部１０３を覆う第２の曲面部分２０３に配置されている。
各発光ユニット３１を制御する制御手段４０と、各発光ユニット３０が発光するのに必要な電気を転送する電源ポート６０とは、それぞれ回路基板２０と電気的に接続していると共に、管状になった回路基板２０の延伸方向の両端部に取り付けられている。
２つの電源ポート６０は、それぞれ一対の電気端子６１を有し、外部の交流電源と電気的に接続して該交流電源から交流電源を隣接する制御手段４０に導入することができる。
２つの制御手段４０は、それぞれベース部４１を有し、隣りの電源ポート６０から受け入れた交流電力を直流電力に整流することができると共に、各発光ユニット３１との電気的接続の接続／切断を制御できるように構成され、該接続／切断を制御することによって、各発光ユニット３１の点滅を制御することができる。
更に、管状カバー７０の延伸方向の両端には一対の外キャップ体７３が管状カバー７０の収容空間７１を封止するように取り付けられている。該一対の外キャップ体７３には、それぞれ電源ポート６０が有する一対の電気端子６１が挿通することができる一対の端子通過口７３１と、ヒートシンク１０の中空本体１１の内部空間１３と照明装置１００外の空間とを連通させて、熱対流の作用によりヒートシンク１０内に溜まる熱量を排出させることができる第１の通気孔７３２が設けられている。ちなみに、２つの制御手段４０それぞれが有するベース部４１には、第１の通気孔７３２と対応する位置に、第１の通気孔７３２と内部空間１３とを連通させる第２の通気孔４２が設けられている。
図５に示されるように、上記構成を有する照明装置１００は、管状カバー７０の密閉空間７２内に惰性気体のアルゴンガス７４が充満されることが好ましい。また、密閉空間７２を囲む面、即ち、内管体７０１の外表面と外管体７０２の内表面には、蛍光塗料７５がコーティングされることがこのましい。
密閉空間７２内に惰性気体のアルゴンガス７４が充満されていることによって、各発光ユニット３１の発光と共に生じる熱が外管体７０２へ直接伝導することを遮断して、外管体７０２の温度を４５℃以下に維持することができると共に、内管体７０１に伝わった熱を吸収して内管体７０１の放熱を促進することができる。更に、管状カバー７０を二重構造に形成することによって、放熱できる面積が内管体７０１の総面積と外管体７０２の総面積の総合となるので、放熱の効率を向上させることができる。
内管体７０１の外表面と外管体７０２の内表面にコーティングされている蛍光塗料７５は、各発光ユニット３１から発生する光の一部を吸収してから異なる色の光を発生するので、各発光ユニット３１から発生する光と蛍光塗料７５から発生する光が混合し、現在の一般的な蛍光灯と同じような自然光に近い柔かい光を得ることができる。
また、内管体７０１の外表面と外管体７０２の内表面にコーティングされている蛍光塗料７５は、照明装置１００の組み立て過程において、ヒートシンク１０や回路基板２０と接触したりしないので、蛍光塗料７５の磨耗を防ぐことができる。
更に、発光手段３０が取り付けられた回路基板２０を、ヒートシンク１０の中空本体１１の外表面にコーティングされている接着層１４と接触するように固定することによって、放熱の効率を向上させると共に、回路基板２０に取り付けられる発光ユニット３１の設置可能範囲に対する制限が少なく、発光手段３０の照明範囲が３６０°になるように配置することができる。
ヒートシンク１０の中空本体１１として、断面四角形のものを使用することもできる。断面四角形のものを使用する場合、回路基板２０として可撓性を有する材料を使用する必要がなく、例えば通常のプリント基板（ＰＣＢ）４枚を中空本体１１の外表面にある４つ平面に取り付けることで、回路基板として使用することができる。
ちなみに、発光手段３０としての複数の発光ユニット３１は、管状カバー７０及びヒートシンク１０の延伸方向と平行する３つの列となるように並ばずに、例えば図６に示されるように、４つの列となるように配置しても良い。
［第２の実施形態］
続いて、図７を参照しながら、本発明の第２の実施形態について詳しく説明する。
この実施形態は第１の実施形態と類似する構成を有しているので、以下はその相違点のみを説明する。
この実施形態では、管状カバー７０は一端にのみ開口を有し、ヒートシンク１０は円管状に形成され、ヒートシンク１０を包む回路基板２０も円管状になっている。回路基板２０の管状カバー７０開口端に対応する端部にのみ電源ポート６０が取り付けられ、電源ポート６０が取り付けられていない端部の制御手段４０には、複数の発光ユニット３１が取り付けられている。
また、この実施形態では、外キャップ体７３がなく、従来の電球に用いられる電球端子６２が電源ポート６０に使用されており、該電気端子が管状カバー７０開口を封止する蓋としての機能をも果たしている。
ちなみに、本発明において、管状カバー７０の形状は直管状に限定されることなく、ヒートシンク１０及び発光手段３０が収容される収容空間７１と密閉空間７２を有する二重構成であれば、どのような形状に形成しても構わない。例えば図７に示されるように、内、外管体７０１、７０２を繋ぐ連結壁７０３が設けられる一端に開口を有し、他端の外管体７０２が半球面になっている形状をとってもいいし、従来の電球と同じように、略球面状の外表面を有する形状に成形することも可能である。
［第３の実施形態］
続いて、図８及び図９を参照しながら、本発明の第３の実施形態について詳しく説明する。
この実施形態は第１の実施形態とほぼ同じ構成を有しているので、以下はその相違点のみを詳しく説明する。
この実施形態は第２の実施形態と同じように、ヒートシンク１０は円管状に形成され、ヒートシンク１０を包む回路基板２０も円管状になっている。電源ポート６０と制御手段４０は第１の実施形態と同じように、円管状になっている回路基板２０の両端に取り付けられている。そして、この実施形態では更に、回路基板２０と管状カバー７０の内管体７０１との間に介在する環状のサポーター８と、２つの内キャップ体８１を有している。
図示のように、サポーター８は、シリコン樹脂材料によりリング状に形成されたものであり、回路基板２０の略中間部分の外表面に固定されており、また、２つの内キャップ体８１は、シリコン樹脂材料により皿状に形成されたものであり、それぞれ回路基板２０の両端に取り付けられ、回路基板２０と制御手段４０との間に介在している。
更に、２つの内キャップ体８１は、それぞれ円盤部８１１及びフェンス部８１２を有し、円盤部８１１には複数の通孔８１０が形成されている。通孔８１０はヒートシンク１０の内部空間１３を外部と連通させることができ、回路基板２０に設けられた複数のリード２２が通孔８１０を経由して制御手段４０まで延伸し、回路基板２０と制御手段４０とを電気的に接続することができる。
サポーター８及び２つの内キャップ体８１は、回路基板２０及びヒートシンク１０を管状カバー７０内に支持することができる。サポーター８及び２つの内キャップ体８１による支持は、回路基板２０の形状を維持することができると共に、回路基板２０及びヒートシンク１０の管状カバー７０内の振動を軽減し、回路基板２０が管状カバー７０の内表面との接触や摩擦を防ぐことができる。
このサポーター８及び２つの内キャップ体８１を有する構成は、第１や２の実施形態に応用することもできる。
上記構成により、本発明の照明装置は、上記構成を有する管状カバーを更に備えることにより、発光ユニットからヒートシンクに伝わる熱は管状カバーを加熱する前に、中空に形成されたヒートシンクの内側の空気を加熱し、そして加熱された空気は管状カバーと接触する前にヒートシンクの両端から排出されるので、カバーの温度を一定レベル以下に抑えることがより簡単になる。
更に、本発明は中空のヒートシンクの外側にフレキシブル基板を巻き、発光ユニットを複数該フレキシブル基板の外表面に取り付けるように構成したので、ヒートシンクなどによる、発光ユニットの設置可能範囲に対する制限が少なく、発光ユニットを照明装置の周囲３６０°が照明されるように配置することが可能となる。
１０ ヒートシンク
１００ 照明装置
１０１ 平面板部
１０２ 第１の曲面板部
１０３ 第２の曲面板部
１１ 中空本体
１２ 放熱フィン
１３ 内部空間
１３１ 固定ネジ
１４ 接着層
１５ 半導体ユニット、
２０ 回路基板
２０１ 平面部分
２０２ 第１の曲面部分
２０３ 第２の曲面部分
２１ ロック手段
２２ リード
３０ 発光手段
３１ 発光ユニット
４０ 制御手段
４１ ベース部
４２ 第２の通気孔
６０ 電源ポート
６１ 電気端子
６２ 電球端子
７０ 管状カバー
７０１ 内管体
７０２ 外管体
７０３ 連結壁
７１ 収容空間
７２ 密閉空間
７３ 外キャップ体
７３１ 端子通過口
７３２ 第１の通気孔
７４ アルゴンガス
７５ 蛍光塗料
８ サポーター
８１ 内キャップ体
８１０ 通孔
８１１ 円盤部
８１２ フェンス部

Claims (18)

  1. 透光材からなる内管体及び外管体と、前記内、外管体を繋ぐ連結壁とを有し、前記内管体の内側が収容空間となる上、前記内管体と前記外管体と連結壁との間に中空部が画成されるように二重構造に形成された管状カバーと、
    前記管状カバーの収容空間内に固定されている発光手段とを備えていることを特徴とする照明装置。
  2. 前記管状カバーの外管体は円管状の外壁になっており、
    前記発光手段は複数の発光ユニットからなり、該等発光ユニットは、全て前記収容空間内に固定された回路基板に取り付けられ、
    且つ、前記発光ユニットにより発せられる光は前記管状カバーを通過し、照明装置の周囲３６０°を照明できるように構成されていることを特徴とする請求項１の照明装置。
  3. 前記回路基板は管状に形成されていることを特徴とする請求項２の照明装置。
  4. 前記回路基板は、管状に巻かれてなるフレキシブル基板であることを特徴とする請求項３の照明装置。
  5. 前記回路基板の管内空間に配置されているヒートシンクを更に備えていることを特徴とする請求項３または請求項４の照明装置。
  6. 前記ヒートシンクは、前記円管状の外壁の延伸方向と略一致するように延伸し、両端に開口を有する中空管状体に形成された中空本体と、前記中空本体の内表面に凸設されている複数の放熱フィンとを備えていることを特徴とする請求項５の照明装置。
  7. 前記ヒートシンクの中空本体は、少なくとも１つの平面板部を有しており、
    前記回路基板は、前記ヒートシンクの中空本体の外表面を覆っていることを特徴とする請求項６の照明装置。
  8. 前記ヒートシンクの中空本体と、前記回路基板との間に、電気絶縁材からなる接着層が介在していることを特徴とする請求項７の照明装置。
  9. 前記発光ユニットとして、発光ダイオードが用いられていることを特徴とする請求項２の照明装置。
  10. 前記発光ユニットを制御する制御手段と、前記発光ユニットが発光するのに必要な電気を転送する電源ポートとがそれぞれ前記回路基板と電気的に接続していると共に、管状に形成された前記回路基板の延伸方向の少なくとも１つの端部に取り付けられていることを特徴とする請求項３の照明装置。
  11. 前記管状カバーの延伸方向の両端に、それぞれ外キャップ体が前記収容空間を封止するように取り付けられており、
    前記電源ポートは２つあって、それぞれ前記外キャップ体を貫通するように延伸し、外部の交流電源と電気的に接続して該交流電源から交流電源を導入することができる一対の電気端子を有し、管状に形成された前記回路基板の延伸方向の両端部に取り付けられていることを特徴とする請求項１０の照明装置。
  12. 前記中空部は前記内管体と前記外管体と連結壁とにより囲まれて封止される密閉空間であると共に、ガスが充填されていることを特徴とする請求項１の照明装置。
  13. 前記内管体の外表面と、前記外管体の内表面との少なくとも１つの表面に、蛍光塗料がコーティングされていることを特徴とする請求項１の照明装置。
  14. 前記回路基板の略中間部分の外表面に、前記回路基板と前記管状カバーの内管体との間に介在する環状のサポーターが、前記回路基板を前記管状カバー内で支持できるように取り付けられていることを特徴とする請求項３の照明装置。
  15. ２つの内キャップ体がそれぞれ前記回路基板の両端に取り付けられている上、前記回路基板と前記管状カバーの内管体との間に介在し、前記回路基板を前記管状カバー内で支持できることを特徴とする請求項３の照明装置。
  16. 前記サポーターは、シリコン樹脂材料からなることを特徴とする請求項１４の照明装置。
  17. 前記２つの内キャップ体は、シリコン樹脂材料からなることを特徴とする請求項１５の照明装置。
  18. 前記管状カバーの延伸方向の少なくとも１つの端部に、前記ヒートシンクの中空本体の内部空間と、照明装置外の空間とを連通させる通気孔が設けられ、熱対流の作用により前記ヒートシンク内に溜まる熱量を排出することができることを特徴とする請求項３の照明装置。
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