JP2012059475A - 照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子及び点灯装置の双方の効果的な放熱が可能な照明器具を提供する。
【解決手段】発光素子と、この発光素子が実装された基板を備えた光源部６と、この光源部６と熱的に結合された熱的結合部３２を有する放熱部材３と、この放熱部材３の前記熱的結合部３２に一端側が接続されて熱的に結合された熱伝導性を有する点灯装置ケース２１と、この点灯装置ケース２１に前記一端側とは離間して配置された回路基板２２と、この回路基板２２に実装された回路部品とを備えて前記発光素子を点灯制御する点灯装置２とを備える照明器具である。
【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、光源としてＬＥＤ等の発光素子を用いた照明器具に関する。

近時、ＬＥＤ等の発光素子の高出力化、高効率化及び普及化に伴い、光源として発光素子を用いて長寿命化が期待できる照明器具が開発されている。

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等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必要である。このため発光素子の温度上昇を抑制する様々な放熱構造が採られている。
一方、発光素子の点灯を制御する点灯装置においても、その電子部品の発熱による劣化等を改善するため、温度上昇を抑制する必要がある。

特開２００２−２９９６９５号公報

しかしながら、従来の照明器具においては、発光素子及び点灯装置の双方の効率的な放熱を行うための考慮がなされていないという課題がある。
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、発光素子及び点灯装置の双方の効果的な放熱が可能な照明器具を提供することを目的とする。

本発明の実施形態による照明器具は、発光素子と、この発光素子が実装された基板を備えた光源部と、この光源部と熱的に結合された熱的結合部を有する放熱部材とを備えている。また、前記発光素子を点灯制御する点灯装置が設けられている。

点灯装置は、点灯装置ケースと、回路基板と、回路基板に実装された回路部品とを備えている。点灯装置ケースは、熱伝導性を有し、前記放熱部材の熱的結合部に一端側が接続されて熱的に結合されている。回路基板は、点灯装置ケースに前記一端側とは離間して配置されている。

本発明の実施形態によれば、発光素子及び点灯装置の双方の効果的な放熱が可能な照明器具を提供することができる。

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。 同照明器具を分解して示す斜視図である。 同器具本体を背面側から見て示す斜視図であり、点灯装置とその配線接続関係を簡略化して示している。 図３中、Ｘ−Ｘ線に沿って示す断面図である。 図４中、Ａ部を示す拡大図である。 図４中、Ｂ部を示す拡大図である。 同照明器具の点灯装置を示す斜視図である。 同照明器具の天井面への取付状態を示す断面図である。 同じく、照明器具の天井面への取付状態を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る照明器具を示す図５に相当する拡大図である。

以下、本発明の第１の実施形態について図１乃至図９を参照して説明する。各図においてリード線等による配線接続関係は省略して示している場合がある。なお、図３においては、点灯装置とその配線接続関係を簡略化して示している。また、同一部分には同一符号を付し、重複した説明は省略する。

本実施形態の照明器具は、器具取付面に設置された引掛けシーリングボディに取付けられて使用される形式であり、導光板を用いて例えば、室内の照明を行うものである。

図１乃至図４において、照明器具は、器具本体１と、器具取付面としての天井面Ｃに設置された引掛けシーリングボディＣｂに電気的かつ機械的に接続されるアダプタＡ（図２及び併せて図８参照）と、赤外線リモコン送信器Ｒとを備えている。器具本体１は、図１に示すように略正方形状の外観に形成され、前面側を光の照射面とし、背面側を天井面Ｃへの取付面としている。

図２に代表して示すように、器具本体１は、点灯装置２と、反射板３と、シャーシ４と、アダプタガイド５と、光源部６と、導光板７と、補助部品ユニット８と、本体枠９と、カバー部材１０とを備えている。これら構成要素について順次説明する。

点灯装置２は、図７の参照を加えて説明するように、熱伝導性を有するアルミニウム等の金属製のケース２１と、このケース２１に取付けられて収容された回路基板２２と、この回路基板２２に実装された回路部品２３とを備えている。ケース２１は、略直方体形状の薄型の箱状に形成されていて、一長辺側と一短辺側には、当該辺に沿って外方に延出する鍔状の接続部２１ａが形成されている。また、一長辺側と対向する長辺側には、取付舌片２１ｂが延出して形成されている。

回路基板２２は、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁材料からなり、略長方形の板状に形成されて、表面側には、制御用ＩＣ、コンデンサ、巻線部品、抵抗素子等の回路部品２３が実装されている。また、電源側に接続される電源コネクタ２３ａ、光源部６を接続するための負荷接続用コネクタ２３ｂや補助部品ユニット８を接続するためのハーネス２３ｃが設けられている。さらに、回路基板２２の裏面側には、スイッチング素子や表面実装部品等の比較的高さ寸法の小さい部品が実装されている。

このような回路基板２２は、図５に代表して示すように、図示上、表面側を下側にして樹脂製固定具２２ａによってケース２１に取付けられている。樹脂製固定具２２ａは、先端がケース２１の背面側から前面側へ突出するように配置されていて、これが回路基板２２に形成された取付穴に圧入されるようになっている。図３及び図４に示すように、ケース２１は、回路基板２２より大きく形成されていて、回路基板２２の取付け状態では、回路基板２２は、鍔状の接続部２１ａと離反して配置されるようになっている。

以上のような点灯装置２は、電源コネクタ２３ａにアダプタＡ側が電気的に接続されて、アダプタＡを介して商用交流電源に接続される。したがって、点灯装置２は、この交流電源を受けて直流出力を生成し、負荷接続用コネクタ２３ｂ、リード線を介してその直流出力を発光素子６１に供給し、発光素子６１を点灯制御するようになっている。この点灯装置２は、反射板３の背面側に位置して取付けられている（主として図３参照）。

反射板３は、放熱部材を兼用しているもので、放熱部材として機能する。反射板３は、熱伝導性を有するアルミニウム等の金属材料から略正方形状に形成されており、正方形状の浅皿状の凹部３１を有し、この凹部３１の各辺には外側に延出する取付片３２が形成されている。また、凹部３１の前面側は、反射面として構成されており、さらに、略中央部には、四角形状の開口３３が形成されている。なお、取付片３２は、後述するように、光源部６と熱的に結合される熱的結合部としての役目を担っている。

シャーシ４は、冷間圧延鋼板等の金属材料から略直方体の箱状に形成されており、一端側（図示上、下側）を開放し、この開放した各辺には外側に向かって水平方向に延出する鍔状の当接部４１が形成されている。また、他端側（図示上、上側）には、円形状の開口５２が形成されている。したがって、シャーシ４は、全体としては高さの低い略筒状をなしている。当接部４１は、導光板７の背面側に当接される部分であり、開口４２は、アダプタＡが挿通される部分である。そして、図５に示すように、シャーシ４の当接部４１の上面側に、反射板３における開口３３の周辺部が重合されるように配置され、こられが溶接等によって固着されている。なお、シャーシ４の当接部４１は、導光板７を補強する機能を有している。

アダプタガイド５は、図５の参照を加えて示すように、略八角柱状に形成されていて、中央部にアダプタＡが挿通し、係合する係合口５１が設けられており、下端側に外方へ向かう鍔部５２が形成されている。このアダプタガイド５は、その外周面がシャーシ４の内周面に接するように配設され取付けられている。

光源部６は、図２、図４及び図６に示すように、光源である発光素子６１が実装された基板６２と、この基板６２が取付けられる取付部材としての取付板６３とから構成されている。

基板６２は、横長の長方形状に形成されていて、絶縁材であるガラスエポキシ樹脂の平板からなり、表面側には銅箔で形成された配線パターンが施されている。また、適宜レジスト層が施されるようになっている。なお、基板６２の材料は、絶縁材とする場合には、セラミックス材料又は合成樹脂材料を適用できる。さらに、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べース板の一面に絶縁層が積層された金属製のべース基板を適用してもよい。

発光素子６１は、ＬＥＤであり、表面実装型のＬＥＤパッケージである。このＬＥＤパッケージが基板６２の長手方向に沿って直線状に並べられて複数個、具体的には１５個実装され配設されている。ＬＥＤパッケージは、概略的にはセラミックスで形成された本体に配設されたＬＥＤチップと、このＬＥＤチップを封止するエポキシ系樹脂やシリコーン樹脂等のモールド用の透光性樹脂とから構成されている。

ＬＥＤチップは、青色光を発光する青色のＬＥＤチップである。透光性樹脂には、蛍光体が混入されており、白色光を出射できるようにするために、青色の光とは補色の関係にある黄色系の光を放射する黄色蛍光体が使用されている。

なお、ＬＥＤは、ＬＥＤチップを直接基板６２に実装するようにしてもよく、また、砲弾型のＬＥＤを実装するようにしてもよく、実装方式や形式は、格別限定されるものではない。

取付板６３は、アルミニウムや亜鉛めっき鋼板等の熱伝導が良好な材料から作られており、横長で側面が略Ｃ型チャンネル形状に形成されている。この取付板６３の内側壁には、２枚の基板６２が、ねじ止め等によって、その裏面側が密着するように長手方向に並べられて取付けられている。したがって、光源部６は、一つの取付板６３に２枚の基板６２が取付けられてユニット化されている。
本実施形態では、主として図２に示すように、このユニット化された光源部６が４個用いられており、導光板７の各辺に対応して配設されるようになっている。

導光板７は、アクリル樹脂等の透過率の高い材料を用いて四角形状の平板状に形成され、背面側には光を拡散する多数の白色の反射ドットからなるドットパターンが印刷によって形成されている。さらに、導光板７の略中央部には、アダプタガイド５の外形と対応し、また、アダプタＡと対応するように略八角形の開口７１が形成されている。この略八角形の開口７１は、原型的には、四角形の角部を面取りした形状として形成されている。また、この導光板７の外周部である四角形状の各辺、すなわち、側端面は、発光素子６１から出射される光が入射して導光板７内を進行する光入射端面７２として機能するようになっている。そして、導光板７は、前面側に面状の発光領域を有する発光部として構成される。
なお、導光板７には、背面側に反射シートを設けたものや前面側に拡散シートを設けたものを適宜適用できる。

補助部品ユニット８は、図６及び図７に示すように、横長箱状のケース８１内にユニット基板８２及びこの基板８２に実装された複数の電気的補助部品を備えて構成されている。本実施形態における電気的補助部品は、赤外線リモコン信号受信部８４、照度センサ８５、補助光源としての常夜灯８６、スイッチ８７やモニターランプ８８等である。

この補助部品ユニット８は、照明器具、すなわち、器具本体１の外周縁部、具体的には、本体枠９の一辺側に配設される。したがって、導光板７の発光領域の外側に配設されるようになっている。

このように構成された補助部品ユニット８は、複数の電気的補助部品が集中化して設けられていて、本体枠９に形成された開口部に嵌合され、ケースカバー８１ｂのフランジ８１ｂ１が係止されて、図示しない固定手段によって本体枠９に取付けられる。

本体枠９は、ＡＢＳ樹脂やポリカーボネート等の合成樹脂から作られていて、略正方形状であって前記導光板７の寸法より大きな枠状に形成されており、側壁９１と、この側壁９１の下端部から内側に向かって延出し、斜めに立ち上がる傾斜状部を有する底壁９２とを備えている。また、底壁９２には、複数のボス９３が立設されており、このボス９３には、反射板３の取付片３２がねじ止めされるようになっている。また、前述のように、正方形状の一辺に対応する底壁９２には、補助部品ユニット８が嵌合する開口部が形成されている。

カバー部材１０は、アクリル樹脂やポリカーボネート等の乳白色を呈する合成樹脂材料から略正方形状に形成されており、図示しない係脱手段によってアダプタガイド５に着脱自在に取付けられるようになっている。したがって、カバー部材１０が取付けられることによって、アダプタＡは覆われて下方から視認しにくくすることができる。

アダプタＡは、図２及び図８に示すように、天井面Ｃに設置された引掛けシーリングボディＣｂに、上面側に設けられた引掛刃によって電気的かつ機械的に接続されるもので略円筒状をなし、周壁の両側には一対の係止部Ａ1が、内蔵されたスプリングによって常時外周側へ突出するように設けられている。この係止部Ａ1は下面側に設けられたレバーを操作することにより没入するようになっている。また、このアダプタＡからは、前記点灯装置２へ接続する図示しない電源コードが導出されていて、点灯装置２とコネクタを介して接続されるようになっている。

赤外線リモコン送信器Ｒは、例えば、周波数３８ｋＨｚのパルス状の特定のコード化された赤外線リモコン制御信号を送信するもので、例えば、全光点灯ボタン、調光点灯ボタン、常夜灯ボタンや消灯ボタン等が設けられている。このリモコン送信器Ｒを補助部品ユニット８、すなわち、赤外線リモコン信号受信部８４に向けて操作することによって光源部６における発光素子６１の発光状態、つまり、全光点灯、調光点灯、消灯等の制御を行うことができる。

以上のような照明器具において、図５に代表して示すように、シャーシ４の当接部４１は、導光板７の背面側に当接されている。より詳しくは、シャーシ４の当接部４１は、導光板７の背面側であって開口７１の周囲に配設され当接されるようになっている。なお、シャーシ４の当接部４１の導光板７の背面側への当接は、直接的に行われても間接的に行われてもよい。

図３乃至図６に示すように、放熱部材としての反射板３は、導光板７の背面側に配置され、本体枠９の複数のボス９３にねじ止めされて取付けられている。この状態では、反射板３の取付片３２は、光源部６における取付板６３の上面に面接触して熱的に結合されるようになっている。したがって、取付片３２は、光源部６と反射板３との熱的結合部となっている。

さらに、点灯装置２の一端側、すなわち、ケース２１における接続部２１ａが反射板３の熱的結合部である取付片３２に接続されている。具体的には、図６に示すように、ケース２１の接続部２１ａが反射板３の取付片３２に重合するように面接触して配置されて、接続部２１ａ及び取付片３２を貫通して取付板６３の上面壁にねじ込まれる取付ねじによって接続され、熱的に結合されるようになっている。また、ケース２１の取付舌片２１ｂがシャーシ４の上面に固定されている。

このような点灯装置２の取付け状態では、主として図３に示すように、回路基板２２は、ケース２１における接続部２１ａと離間して配置されるようになる。また、回路基板２２が接続部２１ａと離間しつつ、点灯装置２と電源側の配線Ｌ１、負荷側（光源部６）との配線Ｌ2、補助部品ユニット８との配線Ｌ3の配線長が短くなるように回路基板２２を配置することが好ましい。さらに、回路基板２２と負荷側との接続は、負荷接続用コネクタ２３ｂによって１箇所に集約されている。これらにより電気的なノイズを軽減できるようになっている。

例えば、発光素子６１を白色と電球色との２種類を用いて、これらを切換えて光色の異なる照明光を得る場合には、負荷として２系統の配線を要するが、この場合も負荷接続用コネクタ２３ｂによって１箇所に集約することによって電気的なノイズを軽減が可能となる。

また、導光板７における開口７１の前面側の周縁部は、アダプタガイド５の下端側の鍔部５２に支持されている。さらに、図６に代表して示すように、導光板７の前面側の外周縁部は、本体枠９における底壁９２の傾斜状部に支持されている。一方、前記のように導光板７の背面側には、反射板３が配設されており、導光板７は、反射板３と、前記アダプタガイド５の鍔部５２及び本体枠９の底壁９２の傾斜状部とによって挟持されるように配置されている。この状態においては、導光板７の光入射端面７２は、発光素子６１と対向して位置し、発光素子６１から出射される光が入射するようになっている。

図１、図２及び図４に示すように補助部品ユニット８は、発光部としての導光板７の発光領域外であって外周縁部に配設されるようになっている。したがって、この補助部品ユニット８、つまり、補助部品が導光板７に暗部を形成するようなことを回避できる。また、補助部品ユニット８には、赤外線リモコン信号受信部８４等の複数の電気的補助部品が集中化して設けられているので、配線処理や組立作業の効率化が可能となる。さらに、外周縁部に配置されているので目立つことなく、デザイン性の向上が期待できる。

また、図３、図４及び図６に示すように、本体枠９の側壁９１と、反射板３の取付片３２との間には、間隙Ｇが形成されるようになっている。つまり、反射板３の外形は、枠状の本体枠９より小さく形成されていて、反射板３の全周にわたって間隙Ｇが形成されるようになっている。この間隙Ｇによって発光素子６１から発生する熱が取付板６３、反射板３の取付片３２を介して対流作用で放熱される。なお、この対流作用を促進するため、本体枠９の底壁９２に空気流通孔を形成するようにしてもよい。

次に、照明器具の天井面Ｃへの取付状態について、図８及び図９を参照して説明する。なお、各図においてアダプタＡから導出される電源コードの図示は省略している。

図８に示すように、天井面Ｃに引掛けシーリングボディＣｂが設置されている。また、この引掛けシーリングボディＣｂには、アダプタＡが電気的かつ機械的に接続されている。この状態から図示矢印で示すように、器具本体１におけるアダプタガイド５の係合口５１をアダプタＡに合わせながら、アダプタＡの係止部２１がアダプタガイド５の係合口５１に確実に係合するまで器具本体１を下方から手で押し上げて取付け操作を行う。

図９に示すように、器具本体１の取付状態では、アダプタＡがシャーシ４の開口５２を挿通し、アダプタＡの係止部Ａ1がアダプタガイド５の係合口５１に係止されて取付状態が保持される。

また、器具本体１を取外す場合には、カバー部材１０を取外し、アダプタＡに設けられているレバーを操作してアダプタＡの係止部Ａ1の係合を解くことにより取外すことができる。

照明器具の取付け状態において、点灯装置２に電力が供給されると、基板６２を介して発光素子６１に通電され、各発光素子６１が点灯する。発光素子６１から出射された光は、導光板７の光入射端面７２へ入射し、この入射した光は、導光板７内で全反射して導光板７全体に広がるとともに、背面側に形成された反射ドットからなるドットパターンによって拡散反射されて均質化された光が前面側の発光領域から放射される。加えて、導光板７から漏れた一部の光は、反射板３によって反射され前面側に放射されて再利用されるようになる。

また、赤外線リモコン送信器Ｒを赤外線リモコン信号受信部８４に向けて操作することによって光源部６における発光素子６１の発光状態の制御を行うことができる。

発光素子６１の点灯中は熱が発生する。各発光素子６１から発生する熱は、基板６２裏面側から取付板６３に伝導され、さらに、取付板６３に伝導された熱は、放熱部材としての反射板３における取付片３２（熱的結合部）に伝導され、反射板３の広い面積で効果的に放熱される。また、加えて、前記熱は、取付片３２に接続された点灯装置２のケース２１における接続部２１ａに伝導され、ケース２１に伝わって放熱される。したがって、光源部６からの熱は、反射板３及びケース２１の両者に伝導され効率よく放熱される。これらの放熱により全体的に放熱効果が高まる。

一方、回路部品２２が実装された回路基板２３は、ケース２１の接続部２１ａとは、離間して配置されている。このため、回路基板２３は、光源部６からの熱的影響が軽減される状況下で対流作用等によって放熱が行われる。

このように点灯装置２のケース２１を利用し、かつ回路基板２３を好適な位置に配置することにより、光源部６と点灯装置２との双方の放熱を効果的に行うことが可能となる。 さらに、本体枠９と反射板３との間には間隙Ｇが形成されているので、対流作用によって、光源部６、反射板３の取付片３２の放熱が促進される。

以上のように本実施形態によれば、光源部６、すなわち、発光素子６１及び点灯装置２の双方の効果的な放熱ができ、温度上昇を効果的に抑制することが可能となる。
次に、本発明の第２の実施形態について図１０を参照して説明する。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、回路基板２２の表面側に実装された比較的高さ寸法の大きい回路部品２３の頭部側と反射板３との間に熱伝導材料２３ｔを介在させるようにしたものである。つまり、回路部品２３の回路基板２２に実装された実装側と反対側である頭部側と反射板３との間に熱伝導材料２３ｔを介在させるものである。熱伝導部材２３ｔには、例えば、シリコーン樹脂等が適用できる。
したがって、回路部品２３から発生する熱を、熱伝導材料２３ｔを通して反射板３に効率的に伝導させることができ、回路部品２３の放熱性を向上できる。

なお、回路基板２２と点灯装置２のケース２１又は反射板３とを熱伝導性の部材で接続し、回路基板２２からの熱をケース２１、反射板３に伝導させて放熱させるようにしてもよい。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。上記実施形態においては、ユニット化された光源部を４個用い、これを導光板の各辺に対応して配設したものについて説明したが、例えば、光源部を２個用い、これを隣接する二辺に対応して配設するようにしてもよい。さらに、光源部を導光板の一辺のみ又は対向する二辺に対応して配設するようにしてもよく、光源部の配設形態は、特段限定されるものではない。適宜設計に応じて選択することができる。

また、上記実施形態においては、発光素子から出射される光を導光板を用いて照明を行う形式のものについて説明したが、この形式に限るものではない。導光板を用いることなく、例えば、基板に実装された発光素子から出射される光を拡散性を有する透光性カバーを透過させて照明を行う形式のものにも適用できる。
さらに、発光素子は、ＬＥＤや有機ＥＬ等の固体発光素子が適用できる。さらにまた、発光素子の個数は、特段限定されるものではない。

１・・・器具本体、２・・・点灯装置、３・・・熱伝導部材（反射板）、
４・・・シャーシ、６・・・光源部、７・・・導光板、８・・・補助部品ユニット、
９・・・本体枠、１０・・・カバー部材、２１・・・点灯装置ケース、
２２・・・回路基板、２３・・・回路部品、２３ｔ・・・熱伝導材料、
３２・・・熱的結合部（取付片）、６１・・・発光素子、６２・・・基板、
６３・・・取付部材（取付板）、７２・・・光入射端面、

Claims (2)

1. 発光素子と、この発光素子が実装された基板を備えた光源部と；
   この光源部と熱的に結合された熱的結合部を有する放熱部材と；
   この放熱部材の前記熱的結合部に一端側が接続されて熱的に結合された熱伝導性を有する点灯装置ケースと、この点灯装置ケースに前記一端側とは離間して配置された回路基板と、この回路基板に実装された回路部品とを備えて前記発光素子を点灯制御する点灯装置と；
   を具備することを特徴とする照明器具。
2. 前記回路部品の回路基板に実装された実装側と反対側である頭部側と放熱部材との間には、熱伝導材料が介在していることを特徴とする請求項１に記載の照明器具。

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