JP2011187296A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光ダイオードの放熱を促進する照明装置を提供すること。
【解決手段】照明装置１００は、環状に形成され発光ダイオード２１８ａを支持するベース部１１０と、プラスチックにより中空状に形成され、上部に円形状の開口５１０を有する略球状のグローブ部１３０と、を含む。ベース部１１０は、その中心軸２１２から外周縁２１４に向かって下降するように傾斜する下面２１０に発光ダイオード２１８ａが取り付けられ、上面３１０に該上面に交差する複数の板状のフィン３１４が放射状に設けられ、プラスチックにより形成されたものである。グローブ部１３０は、開口５１０がベース部１１０の発光ダイオード２１８ａに対向するように、ベース部１１０に取り付けられることによって、発光ダイオード２１８ａにより発せられた光を、開口５１０を介して内部に導き、外部に放出するものである。
【選択図】図４

Description

本発明は、発光ダイオードを用いた照明装置に関する。

従来から街路灯などの照明装置として発光ダイオードを用いた照明装置が知られている。
一般的には、動作状態にある発光ダイオードの温度を１０度下げることができれば、発光ダイオードの寿命を２倍に延ばすことができる。さらに、動作状態にある発光ダイオードの温度を下げることができるということは、発光ダイオードに流す電流を増加させることができること、すなわち、発光ダイオードの光量を増加させることができることを意味する。よって、発光ダイオードを用いた照明装置においては、動作状態にある発光ダイオードの放熱を促進することが非常に重要である。

しかしながら、従来の照明装置には、以下に述べるような様々な問題がある。
まず第１に、発光ダイオードの放熱を効果的に行うために、放熱部が熱伝導率の高い金属により形成されることがある。金属により形成された放熱部は、重いものにならざるを得ない（例えば、アルミニウムを用いた放熱部の重さは約２ｋｇとなる）。このような重い放熱部が、頻繁に振動に曝される街路灯に用いられた場合には、その振動によって、放熱部を含む発光部とこの発光部を支持する柱状の支持部とを接続するための口金が緩むことがある。このような問題に対処するために放熱部を軽量なものとすれば、発光ダイオードの放熱を充分に行うことができず、結果として、発光ダイオードの寿命又は光量を犠牲にせざるを得ない。

第２に、一般的な照明装置は、複数の発光ダイオードを支持する支持部と、これら複数の発光ダイオードの周囲を囲むように支持部に取り付けられた球状の保護部と、を含む。通常、発光ダイオードの放熱を促進するために、球状の保護部には、幾つかの開口が形成される。このような照明装置が屋外に設置された場合には、仮に球状の保護部に対して直接風雨が当たることを回避するためのカバーが設けられていたとしても、湿気が保護部に形成された開口を介して入り込み、保護部の内部に水が溜まってしまう。
この問題に対処すべく保護部に開口を形成しないようにしても、支持部（放熱性を図るために金属により形成せざるを得ない）の熱膨張率と保護部（プラスチック）の熱膨張率とが一般的に異なるため、時間が経過するにつれて、両者の密着性が低下する。この結果、支持部と保護部とによって囲まれ発光ダイオードが収容された空間の気密性が低下してしまう。

第３に、発光ダイオードは、指向性の強い光を発する性質、すなわち、指向角の小さな（３０度から６０度）光を発する性質を有する。よって、このような発光ダイオードをそのまま光源として用いた照明装置もまた、指向角の小さな光を発することになる。ところが、例えば街路灯の場合には、指向角の大きな光（約１２０〜１８０度の指向角を有する光）が生成される必要がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、これらの問題点のうちの少なくとも１つに対処する照明装置を提供することを目的とする。

本発明に係る照明装置は、環状に形成され複数の発光ダイオードを支持する支持部であって、該支持部の中心軸から外周縁に向かって下降するように傾斜する下面に前記複数の発光ダイオードが取り付けられ、該支持部の上面に該上面に交差する複数の板状の放熱部材が放射状に設けられた支持部と、プラスチックにより中空状に形成され、上部に円形状の開口を有する略球状の調光部であって、該開口が前記支持部の下面に形成された複数の発光ダイオードに対向するように、前記支持部に取り付けられることによって、該複数の発光ダイオードにより発せられた光を、前記開口を介して内部に導き、外部に放出する調光部と、を具備することを特徴とする。

図１は、本発明の実施の形態に係る照明装置の外観を示す斜視図である。 図２は、図１に示した照明装置１００におけるベース部１１０の主に下面の構成を示す斜視図である。 図３は、図１に示した照明装置１００におけるベース部１１０の主に上面の構成を示す斜視図である。 図４は、図１に示した照明装置１００におけるベース部１１０の一部分の構成を拡大して示す断面図である。 図５は、図１に示した照明装置１００におけるグローブ部１３０の構成を示す断面図である。 図６は、図１に示した照明装置１００におけるソケット部１２０の構成を（一部分の構成の断面とともに）示す側面図である。

なお、これらの図面における同一の構成要素には同一の参照符号が付与されているということに留意されたい。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
１．本実施の形態に係る照明装置の構成について
照明装置１００は、大きく分けると、発光ダイオードが搭載された基板を支持するベース部（支持部）１１０と、ベース部１１０に取り付けられ、外部電源（図示せず）から供給される電力をベース部１１０に支持された回路基板に伝えるソケット部１２０と、ベース部１１０に取り付けられ、ベース部１１０の回路基板に搭載された発光ダイオードにより発せられた光を内部に導いて外部に放出するグローブ部（調光部）１３０と、を含む。

１−１．ベース部１１０の構成について
図２は、図１に示した照明装置１００におけるベース部１１０の主に下面の構成を示す斜視図である。図３は、図１に示した照明装置１００におけるベース部１１０の主に上面の構成を示す斜視図である。図４は、図１に示した照明装置１００におけるベース部１１０の一部分の構成を拡大して示す断面図である。

ベース部１１０は、全体として環状の形状を有するように構成される。ベース部１１０は、最も好ましい形態として、全体的にプラスチックにより形成することができるものであり、さらに好ましくは、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）により形成することができるものである。また、ベース部１１０をプラスチックにより形成する場合には、さらに、そのプラスチックの中にグラスファイバー（ガラス繊維）を混入させることによって、支持部１１０の強度を向上させることもできる。
なお、ベース部１１０は、別の形態として、アルミニウム等の金属によって形成することもできる。

図２及び図４に示すように、ベース部１１０の下面２１０は、ベース部１１０の中心軸２１２から外周縁２１４に向かって下降するように傾斜している。
本実施の形態では、一例として、下面２１０が、相互に等しい形状を有する６つの分割領域２１６に分割されている。すなわち、下面２１０は、ベース部１１０の中心軸２１２の周りに沿って配置された６つの分割領域２１６を含む。各分割領域２１６には、略台形の形状を有する回路基板２１８が固定されている。各回路基板２１８には、複数の発光ダイオード２１８ａを含む回路素子が組み込まれている。

本実施の形態では、一例として、ベース部１１０の開口２２０には、この開口２２０を覆う（例えば六角形状の）板状部材が、遮断部材２２２として（ベース部１１０と一体的に）形成されている。この遮断部材２２２には、その中心に補助開口２２２ａが形成されている。補助開口２２２ａは、回路基板２１８に接続された接続ライン２１８ｂを通過させるために形成されている。

ベース部１１０の外周縁２１４には、この外周縁２１４に沿って円形状に延びる係合溝２２４（凹状の断面形状を有する係合部）が形成されている。

次に、図３及び図４に示すように、ベース部１１０の上面３１０は、例えば、下面２１０と略平行となるように形成されている。上面３１０の上には、筒状の補助部材３１２が形成されている。筒状の補助部材３１２は環状のベース部１１０と同軸にされている。
さらに、上面３１０の上には、この上面３１０に交差する複数の板状のフィン（放熱部材）３１４が、放射状に延びるように形成されている。具体的には、各フィン３１４は、筒状の補助部材３１２の外面３１２ａからベース部１１０の外周縁２１４付近まで連続的に延びている。隣接するフィン３１４の間には、所定の間隙が形成されている。

１−２．グローブ部１３０の構成について
次に、グローブ部１３０の構成について、さらに図５を参照して説明する。図５は、図１に示した照明装置１００におけるグローブ部１３０の構成を示す断面図である。
図１及び図５に示すように、グローブ部１３０は、中空状かつ球状となるように形成されている。グローブ部１３０の上部には、円形状の開口５１０が形成されている。開口５１０が形成されていることによって、グローブ１３０の上部には、この開口５１０を囲むように円形状に延びる縁部５１４が形成されている。
グローブ部１３０は、最も好ましい形態として、全体的にプラスチックにより形成され、好ましくは、ポリカーボネート（ＰＣ）により形成することができる。
さらに、グローブ部１３０は、透明となるように形成することもできる。
或いはまた、グローブ部１３０は、内部に導いた光を散乱させて外部に導くように形成することもできる。この場合、グローブ部１３０を構成するプラスチック材料の中に光を散乱させる材料（例えば酸化チタン）を混入させることにより光を散乱させることができる。
なお、グローブ部１３０の外面に対してシボ加工を施すこともできる。

グローブ部１３０における開口５１０を囲む縁部５１４には、図４に示した係合溝２２４に係合する凸部（凸状の断面形状を有する係合部）５１６が、縁部５１４に沿って円形状に延びるように、形成されている。
このようなグローブ部１３０は、凸部５１６が図４に示すようにベース部１１０の外周縁２１４に形成された係合溝２２４に完全に密着した状態で接着（例えばシリコンを用いて接着）されることにより、ベース部１１０に取り付けられる。

１−３．ソケット部１２０の構成について
次に、ソケット部１２０の構成について、さらに図６を参照して説明する。図６は、図１に示した照明装置１００におけるソケット部１２０の構成を（一部分の構成の断面とともに）示す側面図である。
図６に示すソケット部
図６に示すソケット部１２０は、筒状に形成された接続部６１０と、接続部６１０の下方に結合された筒状の保持部６１２と、を含む。
接続部６１０の外面には、螺旋状に延びる端子６１０ａが形成されている。この接続部６１０の内部には、この端子６１０ａに接続された接続ライン（図示せず）が収容されている。
保持部６１２には、回路基板（図示せず）が収容されている。この回路基板は、接続部６１０に収容された接続ライン、及び、図２に示した接続ライン２１８ｂの両方に接続される。保持部６１２の下部には、下方に向かって増加する径を有する固定部６１２ａが形成されている。固定部６１２ａの（環状を成す）下端面６１２ｂが、図４に示すように、筒状の補助部材３１２の上に（例えばＯリング６１２ｃを間に挟んで）載置され（例えばビス６１２ｄにより）固定されることにより、ソケット部１２０はベース部１１０に固定される。なお、図４から明らかなように、ソケット部１２０の保持部６１２の内部とベース部１１０の補助部材３１２の内部とが連通していることから、補助部材３１２が保持部６１２と協働して上述した回路基板（図示せず）を収容することもできる。

２．本実施の形態に係る照明装置による効果について
図２及び図４に示すように、環状に形成されたベース部１１０の下面２１０は、ベース部１１０の中心軸２１２から外周縁２１４に向かって下降するように傾斜している。よって、このように傾斜した下面２１０に取り付けられた回路基板２１８の発光ダイオード２１８ａは、（傾斜しない面すなわち水平面に平行に設けられた面に取り付けられた発光ダイオードと比較して、）水平面との間において成す角度がより小さい方向に進行する光を発することになる。換言すれば、各回路基板２１８に組み込まれた発光ダイオード２１８ａは、ベース部１１０の中心軸２１２を間に挟んで対向する別の回路基板２１８の下方に向かって進行する光を発することになる。６つの回路基板２１８がベース部１１０の中心軸の周りに沿って配置されていることから、結果として、６つの回路基板２１８のそれぞれの下方を通って外方向に進行する光（すなわち、ベース部１１０の外周縁２１４に沿ってこの外周縁２１４の下方から放射状に進行する光）が生成されることになる。

これに加えて、図４及び図５に示すように、ベース部１１０には、グローブ部１３０が取り付けられている。具体的には、グローブ部１３０の開口５１０がベース部１１０の下面２１０に取り付けられた各発光ダイオード２１８ａに対向するように、グローブ部１３０がベース部１１０に取り付けられている。グローブ部１３０を構成するプラスチック材料の中には、光を散乱させる材料（例えば酸化チタン）を混入させることができる。この場合には、各発光ダイオード２１８ａにより発せられ、開口５１０を介してグローブ部１３０の内部に導かれた光は、グローブ部１３０を構成するプラスチック材料の中に混入された材料によって散乱させられる。すなわち、グローブ部１３０の内部に導かれた光は、グローブ部１３０を構成するプラスチック材料の内部に到達すると、そのプラスチック材料の内部に混入された光を散乱させる材料によってその進行方向を変化させられる（入射角度とは異なる角度でグローブ部１３０の外部に放出されるか、又は、グローブ部１３０の内部に向かうように反射させられる）。
このように、環状に形成されたベース部１１０の下面２１０（発光ダイオード２１８ａが支持される面）が、ベース部１１０の中心軸２１２から外周縁２１４に向かって下降するように傾斜している構成と、発光ダイオード２１８ａにより発せられた光がグローブ部１３０を構成するプラスチック材料の中に混入された材料により散乱させられる構成と、を組み合わせることによって、照明装置１００は、指向角の小さい発光ダイオードを用いた場合であっても、略球状のグローブ部１３０の略すべての外周面から光を放出すること、すなわち、指向角の大きな（ほぼ１８０度の指向角を有する）光を放出することができる。
なお、グローブ部１３０が光を散乱させる材料を含まない場合、すなわち、グローブ部１３０全体が透明となるように形成された場合であっても、上述したように、環状に形成されたベース部１１０の下面２１０がベース部１１０の中心軸２１２から外周縁２１４に向かう方向に沿って下降するように傾斜しているので、ベース部１１０の外周縁２１４に沿ってこの外周縁の下方から放射状に進行する光が、透明なグローブ部１３０から放出される。よって、グローブ部１３０は、全体的に透明となるように形成された場合であっても、指向角の大きな（ほぼ１２０度の指向角を有する）光を放出することができる。

さらに、特に図４に明確に示されているように、ベース部１１０の下面２１０に発光ダイオード２１８ａが取り付けられ、発光ダイオード２１８ａが取り付けられた面（下面２１０）とは反対側の面、すなわち、ベース部１１０の上面３１０には、外気に曝されたフィン３１４が形成されている。別言すれば、ベース部１１０の表裏には、それぞれフィン３１４及び発光ダイオード２１８ａが形成されている。よって、各発光ダイオード２１８ａによって生じた熱は、（ベース部１１０を構成する例えばプラスチック又は金属を介して）その直ぐ裏面にあって外気に接したフィン３１４に直ちに伝えられるので、各発光ダイオード２１８ａの放熱が効果的に実行される。
この点についてさらに付言すると、ベース部１１０は、上面３１０が下面２１０と略平行となるように、すなわち、ほぼ均一の厚さを有するように、形成されている。これにより、下面２１０に取り付けられた発光ダイオード２１８ａと外気に接した上面３１０との間の距離が、すべての発光ダイオード２１８ａについて略同一となっている。したがって、各発光ダイオード２１８ａに対してむらなく放熱を促進することができる。

また、放熱部としてのフィン３１４が形成されたベース部１１０は、最も好ましい形態として、金属よりも軽いプラスチック（好ましくはＰＰＳ）により形成することができる。よって、本実施の形態に係る照明装置１００は、例えば頻繁に振動に曝される街路灯に用いられた場合であっても、振動によって外れ易くなるという事態が確実に回避される。

さらにまた、上述したようにベース部１１０が各発光ダイオード２１８ａの放熱を効果的に実現する構成を備えているので、グローブ部１３０に放熱のための開口を形成する必要がない。これにより、このような開口を介して湿気がグローブ部１３０の内部に入り込む事態も回避される。

加えて、ベース部１１０とグローブ部１３０とは、最も好ましい形態として、相互に熱膨張率が近接した材料（プラスチック）により形成することができる。特に、ベース部１１０及びグローブ部は、それぞれ、ＰＰＳ及びＰＣ（これらの熱膨張率は近接している）により形成することができる。よって、両者の密着性、特に、図４に示したように、ベース部１１０の外周縁２１４に沿って形成された係合溝２２４と、これに係合するグローブ部１３０の縁部５１４に形成された凸部５１６との密着性は、外気の変化又は発光ダイオード２１８ａによる発熱に左右されることなく、維持される。したがって、ベース部１１０の下面２１０とグローブ部１３０の内面５１２とによって囲まれる空間の気密性が確実に維持される。この点に関して付言すると、図２及び図４に示したように、環状に形成されたベース部１１０の開口が、筒状の補助部材（遮断部材）２２２によって遮断され、この遮断部材２２２に接続ライン２１８ｂを通す補助開口２２２ａが形成されている。このような遮断部材２２２の存在によって、ベース部１１０の下面２１０とグローブ部１３０の内面５１２とによって囲まれる空間の気密性がさらに確実に維持される。

３．関連する先行技術文献に開示された発明との対比について
本発明に係る照明装置と実用新案登録第３０９２８９７号公報に開示された照明装置とを比較する。
同公報の[図１]から[図３]を参照すると、照明ケース４の内部に、環状のプリント基板２が収容されている。プリント基板２の下面には、多数の熱伝導配線２ａが形成され、これらの熱伝導配線２ａの各々の上に発光ダイオード１が搭載されている。この熱伝導配線２ａの端部が、照明ケース４の内部に取り付けられた熱伝導絶縁物３の上に載置されている。これにより、発光ダイオード１によって生じた熱が、熱伝導配線２ａ及び熱伝導絶縁物３を介して、照明ケース４の内部に伝わることによって、発光ダイオード１の放熱が行われるようになっている。
ところが、この公報には、一方の面に発光ダイオードが取り付けられ、その反対側の面に直接的に外気に接した放熱部材（例えばフィン）が形成される、という本発明に固有の構成を備えた部材（ベース部[支持部]１１０）が、全く開示されていない。それどころか、同公報の[図２]から明らかなように、プリント基板２（下面に発光ダイオード１が取り付けられている）の上面には、放熱部材が設けられていないだけでなく、この上面の上方には照明ケース４に遮られて外気に直接的に接することができていない。このことから、同公報は、本発明の重要な技術的特徴を否定する立場を取っていることが明らかである。
さらに、同公報は、発光ダイオード１を支持するプリント基板をプラスチック（特にＰＰＳ）により形成するということも全く開示していない。
また、発光ダイオード１により発せられた光を内部に導き散乱させて外部に放出する構成要素（本発明におけるグローブ部[調光部]１３０）についても、開示するところが同公報には見受けられない。よって、当然、発光ダイオード１を支持するプリント基板と、発光ダイオード１により発せられた光を散乱させる構成要素と、の間における気密性を維持するために、両者を相互に近接した熱膨張率を有する材料により構成する、という思想も同公報に存在しない。

１００ 照明装置
１１０ ベース部（支持部）
１２０ ソケット部
１３０ グローブ部（調光部）
２１０ 下面
２１２ 中心軸
２１４ 外周縁
２１６ 分割領域
２１８ 回路基板
２１８ａ 発光ダイオード
２１８ｂ 接続ライン
２２０ 開口
２２２ 遮断部材
２２４ 係合溝
３１０ 上面
３１２ 筒状の補助部材
３１４ フィン
５１０ 開口
５１２ 内面
５１４ 開口を囲む縁部
５１６ 凸部

Claims (12)

1. 環状に形成され複数の発光ダイオードを支持する支持部であって、該支持部の中心軸から外周縁に向かって下降するように傾斜する下面に前記複数の発光ダイオードが取り付けられ、該支持部の上面に該上面に交差する複数の板状の放熱部材が放射状に設けられた支持部と、
   プラスチックにより中空状に形成され、上部に円形状の開口を有する略球状の調光部であって、該開口が前記支持部の下面に形成された複数の発光ダイオードに対向するように、前記支持部に取り付けられることによって、該複数の発光ダイオードにより発せられた光を、前記開口を介して内部に導き外部に放出する調光部と、
   を具備することを特徴とする照明装置。
2. 前記支持部がプラスチックにより形成される、請求項１に記載の照明装置。
3. 前記調光部が透明な材料により形成される、請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
4. 前記調光部が、光を散乱させる材料を含むことによって、前記複数の発光ダイオードにより発せられた光を、前記開口を介して内部に導き、散乱させて外部に放出する、請求項１から請求項３のいずれかに記載の照明装置。
5. 前記支持部がポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）により形成され、前記調光部がポリカーボネート（ＰＣ）により形成される、請求項１から請求項４のいずれかに記載の照明装置。
6. 前記支持部が金属により形成される、請求項１に記載の照明装置。
7. 前記支持部が、該支持部の下面の外周縁に沿って円形状に延びる係合部を有し、
   前記調光部が、前記開口を囲む縁部に沿って円形状に延びる係合部を有し、
   前記調光部の前記係合部が前記支持部の前記係合部に係合することによって、該調光部が該支持部に取り付けられる、請求項１から請求項６のいずれかに記載の照明装置。
8. 前記支持部の前記係合部が凹状の断面形状を有し、前記調光部の前記係合部が凸状の断面形状を有することによって、前記調光部の前記係合部が前記調光部の前記係合部に当接して接着される、請求項７に記載の照明装置。
9. 前記支持部は、該支持部の上面が該支持部の下面に略平行となるように形成される、請求項１から請求項８のいずれかに記載の照明装置。
10. 前記支持部の下面が、該支持部の中心軸の周りに沿って配置された６つの相互に等しい形状を有する分割領域を含む、請求項１から請求項９のいずれかに記載の照明装置。
11. 前記支持部は、
    該支持部の開口に連通し、該支持部の上面に形成された筒状の補助部材を有し、
    該筒状の補助部材の内部に、該支持部の前記開口を通る接続ラインを介して前記複数の発光ダイオードに電気的に接続された回路基板を収容する、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の照明装置。
12. 前記支持部が、前記開口より小さい補助開口が形成され該開口を覆う板状の遮断部材を有することによって、該支持部の前記下面と前記調光部の内面とにより囲まれる領域が、前記遮断部材に形成された前記補助開口を介して前記筒状の補助部材に連通し、前記接続ラインが該補助開口を通るようになっている、請求項１１に記載の照明装置。

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