JP2012199008A - 照明装置、およびそれを備えた照明機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】光源の放熱性が良好な照明装置を得る。
【解決手段】照明装置1は、発光面8を有する光源モジュール7と、光源モジュール7を載置する端面4a・4bと、端面4a・4bに連続して形成された外周面5a・5bとにより形成され、外周面5a・5bの端面4a・4bと反対側に取付口6を有する載置部材2とを備え、載置部材2は、端面4a・4bと取付口6とを通る断面によって分割されており、この断面は、光源モジュール7と交差するように形成されている。
【選択図】図1
【解決手段】照明装置1は、発光面8を有する光源モジュール7と、光源モジュール7を載置する端面4a・4bと、端面4a・4bに連続して形成された外周面5a・5bとにより形成され、外周面5a・5bの端面4a・4bと反対側に取付口6を有する載置部材2とを備え、載置部材2は、端面4a・4bと取付口6とを通る断面によって分割されており、この断面は、光源モジュール7と交差するように形成されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、照明装置、およびそれを備えた照明機器に関するものであり、特に、光源の放熱特性を向上させるための部材を設けた照明装置、およびその照明装置を備えた照明機器に関する。
近年、従来の白熱電球に比べて小型化、省電力化、長寿命化が可能となる発光ダイオード(以下、「LED」と称する)を採用した照明装置の開発が盛んに行われている。
一例として、特許文献1及び2に開示されたような照明装置がある。図6は、従来の照明装置91の構成を説明するための分解図である。照明装置91には、一端に口金99が設けられている。照明装置91は、他端の開口部に向けてラッパ状に広がるラッパ状部材(ヒートシンク)92と、このラッパ状部材92の開口部に取り付けられて内面に蛍光体の層を有する透光性カバー81と、ラッパ状部材92と透光性カバー81とにより形成された略球体の内部に設けられた基板82と、この基板82の透光性カバー81に対向する外面に実装されたLED素子97とを備えた構造を有している。
LED素子は、信頼性・エネルギー効率の点から高温状態を避けることが望ましい。従って、LED素子を用いた照明装置には高い放熱性が求められる。しかしながら、図6に示す従来の照明装置91の構造では、LED素子97が実装された基板82とラッパ状部材92との間に接着剤や空気層が存在しており、この接着剤や空気層による熱抵抗が生じる。このため、LED素子97から発生する熱を効率的にラッパ状部材92に伝えることができない。従って、LED素子97から発生する熱の放熱性が低下する。即ち、光源であるLED素子97からの熱伝導の経路に、基板82とラッパ状部材92との間の接合部(接着剤や空気層)が存在し、その接合部での熱抵抗が照明装置全体の放熱性を低下させているという問題があった。
LED素子97から発生する熱の放熱性を向上させるために、光源実装部(基板82)と放熱部(ラッパ状部材92)とが一体となったヒートシンクを構成することも考えられる。しかしながら、このような一体構成は、製造コスト、組み付け性の点で問題が生じる。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光源の放熱性を高めることにより信頼性の高い照明装置およびその照明装置を備えた照明機器を提供することにある。
本発明に係る照明装置は、1個以上の発光面を有する光源モジュールと、前記光源モジュールを載置する端面と、前記端面に連続して形成された外周面とにより形成され、前記外周面の前記端面と反対側に取付口を有する載置部材とを備え、前記載置部材は、前記端面と前記取付口とを通る断面によって分割されていることを特徴とする。
この特徴により、端面と取付口とを通る断面によって載置部材が分割されるので、端面に載置された光源モジュールに発生した熱は、端面に連続して形成された外周面を通って放熱される。このため、従来技術の構成のように、載置部材に分割面が無く、熱抵抗が生じない。この結果、光源の放熱性を高めることにより信頼性の高い照明装置を得ることができる。
本発明に係る照明装置では、前記断面は、前記光源モジュールと交差するように形成されていることが好ましい。
上記構成により、光源モジュールから発生した熱は、端面上を放射状に均一に広がり均等に伝わる。このため、光源の放熱性がより一層良好な照明装置を得ることができる。
本発明に係る照明装置では、前記断面は、前記分割された載置部材の嵌め合わせのために折れ曲がって形成されていることが好ましい。
上記構成により、載置部材全体での放熱性を高めるとともに、分割された載置部材を容易に嵌め併せて照明装置を製造することができる。
本発明に係る照明装置では、前記載置部材の前記端面の反対側に配置されて前記載置部材を保持する保持部材をさらに備えることが好ましい。
上記構成により、載置部材を伝熱した熱が、さらに、樹脂カバー(グローブ)、口金等の保持部材を通って放熱されるので放熱性をさらに高めることができ、さらに、組立性を高め、低コストとすることができる。
本発明に係る照明装置では、前記光源モジュールに電力を供給するために前記載置部材の内部に設けられた電源回路基板をさらに備えることが好ましい。
上記構成により、電源回路基板が載置部材の内部に設けられるので、電源回路基板から発生する熱を、載置部材の高い放熱性により効率よく放熱することができる。
本発明に係る照明装置では、前記載置部材は、前記断面によって2つの要素に分割されていることが好ましい。
上記構成により、光源の放熱性が良好な照明装置を簡単な構成で得ることができる。
本発明に係る照明機器は、本発明に係る照明装置を搭載したことを特徴とする。
本発明に係る照明装置は、光源モジュールを載置する端面と、端面に連続して形成された外周面とにより形成され、外周面の端面と反対側に取付口を有する載置部材を備え、載置部材は、端面と取付口とを通る断面によって分割されている。このため、端面に載置された光源モジュールに発生した熱は、端面に連続して形成された外周面を通って放熱される。従って、従来技術の構成のように、載置部材に分割面が無く、熱抵抗が生じない。この結果、光源の放熱性を高めることにより信頼性の高い照明装置を得ることができる。
本発明の照明装置に関する実施の一形態について図1〜図5に基づいて説明すれば以下のとおりである。以下に実施の形態1及び2について説明するが、本発明はこれらに限定されない。
(実施の形態1)
図1(a)は実施の形態1に係る照明装置1の構成を示す斜視図であり、図1(b)は照明装置1に設けられた載置部材2を取付口6側から見た斜視図である。図2(a)は照明装置1の外観を示す正面図であり、図2(b)は照明装置1の構成を示す断面図である。
図1(a)は実施の形態1に係る照明装置1の構成を示す斜視図であり、図1(b)は照明装置1に設けられた載置部材2を取付口6側から見た斜視図である。図2(a)は照明装置1の外観を示す正面図であり、図2(b)は照明装置1の構成を示す断面図である。
(光源モジュール)
照明装置1は、板状の光源モジュール7を備えている。光源モジュール7の上には、発光面8が搭載されている。発光面8は、LED、エレクトロルミネッセンス素子等の発光素子によって構成されている。
照明装置1は、板状の光源モジュール7を備えている。光源モジュール7の上には、発光面8が搭載されている。発光面8は、LED、エレクトロルミネッセンス素子等の発光素子によって構成されている。
発光面8を1個設けた例を図1(a)に示しているが、2個以上の発光面を設けても良い。光源モジュール7は、その発光素子を搭載した基板を設けた構造を有している。発光素子としてLEDを用いる場合は、セラミック基板上に複数または単数のLEDチップを実装したものを用いることが好ましい。また、発光素子を基板に固定し、発光素子の放熱を高める放熱部材(図示せず)を適宜基板上に設けてもよい。
(放熱のための載置部材)
照明装置1には、載置部材2が設けられている。載置部材2は、光源モジュール7を載置する半円状の端面4a・4bと、端面4a・4bに連続して形成されたラッパ状の外周面5a・5bとにより形成され、外周面5a・5bの端面4a・4bと反対側に取付口6を有している。端面4aと外周面5aとは分割部3aを構成し、端面4bと外周面5bとは分割部3bを構成する。分割部3aと分割部3bとは、載置部材2を構成する。
照明装置1には、載置部材2が設けられている。載置部材2は、光源モジュール7を載置する半円状の端面4a・4bと、端面4a・4bに連続して形成されたラッパ状の外周面5a・5bとにより形成され、外周面5a・5bの端面4a・4bと反対側に取付口6を有している。端面4aと外周面5aとは分割部3aを構成し、端面4bと外周面5bとは分割部3bを構成する。分割部3aと分割部3bとは、載置部材2を構成する。
光源モジュール7は、端面4a・4bの中心に端面4a・4bを跨ぐように配置されている。載置部材2は、端面4a・4bの中央を光源モジュール7に交差して通り、端面4a・4bに垂直な断面により、端面4a及び外周面5aと、端面4b及び外周面5bとに2分割されている。
光源モジュール7の発光面8から生じた熱は、端面4aから外周面5aを通って、及び端面4bから外周面5bを通って放熱される構成となっている。図1及び図2では、外周面5a・5bは、外部に設けて放熱しているが、更に樹脂カバーを設けた構成とし、ヒートシンク(載置部材2)の熱を積極的に樹脂カバーに伝える構成としても構わない。何れの構成としても光源モジュールの放熱を向上させることができるため、信頼性の高い照明装置とすることが出来る。
載置部材(ヒートシンク)2は、アルミ等の金属、あるいは、樹脂から構成されることが望ましい。載置部材(ヒートシンク)2は、光源モジュール7を実装するための端面4a・4bと、この端面4a・4bの背面側に電源を取付るための取付口6を備えており、光源モジュール7への電源供給はこの取付口6を経由して行われる。
(口金)
照明装置1は、口金9を備えている。口金9は、載置部材2の端面4a・4bの反対側に配置されて載置部材2を保持する。口金9は、照明装置1の外部電源と光源モジュール7とを接続するための部材である。照明機器に照明装置1を固定する際、照明機器に設けた取り付け部と口金9とが固定され、外部電源が照明装置1に供給される構造となっていれば良い。また、実施の形態1の照明装置1が白熱電球の代替となる場合は、口金9が白熱電球のものと同等の構造になっていれば、実施の形態1の照明装置1と白熱電球とを容易に交換することができる。
照明装置1は、口金9を備えている。口金9は、載置部材2の端面4a・4bの反対側に配置されて載置部材2を保持する。口金9は、照明装置1の外部電源と光源モジュール7とを接続するための部材である。照明機器に照明装置1を固定する際、照明機器に設けた取り付け部と口金9とが固定され、外部電源が照明装置1に供給される構造となっていれば良い。また、実施の形態1の照明装置1が白熱電球の代替となる場合は、口金9が白熱電球のものと同等の構造になっていれば、実施の形態1の照明装置1と白熱電球とを容易に交換することができる。
(実施の形態1の照明装置の放熱原理)
図3(a)は照明装置1の放熱作用を説明するための簡易モデルを示す斜視図であり、図3(b)は従来の照明装置の放熱作用を説明するための簡易モデルを示す斜視図である。説明の簡単のため、載置部材(ヒートシンク)2・92は片側の端面に円形の光源モジュール実装面を有する円筒形状として描いた。
図3(a)は照明装置1の放熱作用を説明するための簡易モデルを示す斜視図であり、図3(b)は従来の照明装置の放熱作用を説明するための簡易モデルを示す斜視図である。説明の簡単のため、載置部材(ヒートシンク)2・92は片側の端面に円形の光源モジュール実装面を有する円筒形状として描いた。
また、図3(a)に示される本実施の形態に係る載置部材(ヒートシンク)2の分割面は、光源モジュール7の実装面の中心を通り、円筒部を二等分する平面である。これに対して、図3(b)に示される従来型載置部材(ヒートシンク)92の分割面は、光源モジュール実装面部93aと円筒部93bとを分離する平面としている。
図3(a)及び(b)に示されるそれぞれのヒートシンクの分割面を接着剤や両面テープ等で接合し、円形の端面中央に光源モジュール7・97を設置した場合、図3(b)に示される従来型の載置部材(ヒートシンク)92では、光源モジュール97からの熱が、ヒートシンクの分割部93bの分割部93aの反対側の端部まで伝導する途中で、ヒートシンクの分割面(分割部93aと分割部93bとの間)を通過する必要がある。このため、分割面に生じる熱抵抗が載置部材(ヒートシンク)92の放熱性を低下させる。
一方、本実施の形態に係る載置部材(ヒートシンク)2では、光源モジュール7からの熱は、載置部材2が端面と取付け口とを通る断面により分割されているので、載置部材(ヒートシンク)2の端部にまで伝導する途中で、ヒートシンクの分割面を通過することはない。また、光源モジュール7から発生した熱が、分割された載置部材(ヒートシンク)2に均等に伝わる状態では、分割された載置部材(ヒートシンク)2の分割部3a・3b間に温度差はなく、分割された分割部3a・3b間に熱移動を生じない。このため、図3に示す従来の構成のように、分割面の熱抵抗がヒートシンクの放熱性を低下させることがない。
(放熱作用の解析値)
載置部材(ヒートシンク)92の分割面において発生する熱抵抗は、分割部93a・93b間に介在する接着剤・両面テープの厚さ・物性値の他、空気層の有無によって変化する。一例として、図3(a)(b)に示す両ヒートシンク分割面の介在物の厚さ・熱伝導率を変化させた際の、光源モジュール7・97の基板温度の解析値を表1に示す。なお、表1に示す解析値は、載置部材(ヒートシンク)2・92の材質をアルミニウムとした場合のものであり、外気温は35℃、光源モジュール7・97の発熱量は4.0Wとしている。
載置部材(ヒートシンク)92の分割面において発生する熱抵抗は、分割部93a・93b間に介在する接着剤・両面テープの厚さ・物性値の他、空気層の有無によって変化する。一例として、図3(a)(b)に示す両ヒートシンク分割面の介在物の厚さ・熱伝導率を変化させた際の、光源モジュール7・97の基板温度の解析値を表1に示す。なお、表1に示す解析値は、載置部材(ヒートシンク)2・92の材質をアルミニウムとした場合のものであり、外気温は35℃、光源モジュール7・97の発熱量は4.0Wとしている。
両ヒートシンク分割面の介在物を、熱伝導率2.0[W/mK]、厚さ0.1mmの両面テープとしたときの基板温度は、図3(b)に示す従来の構成では80.6℃であり、図3(a)に示す本実施の形態の構成では79.7℃であった。両面テープの厚さを0.5mmに厚くすると、従来の構成での基板温度は81.9℃であり、本実施の形態の構成での基板温度は79.9℃であった。また、両ヒートシンク分割面の介在物を、熱伝導率0.029[W/mK]、厚さ0.1mmの空気層としたときの基板温度は、従来の構成では94.1℃であり、本実施の形態の構成では79.7℃であった。このように、表1より、本実施の形態に係る構成のヒートシンクは、分割面の状態によらず高い放熱性を保つと言える。
なお、実施の形態1では、載置部材2が、端面4a・4bの中央を通り、端面4a・4bに垂直な断面により、端面4a及び外周面5aと、端面4b及び外周面5bとに2分割されている例を示したが、本発明はこれに限定されない。端面4a・4bと取付口6とを通り、端面4a・4bに斜交する断面により分割してもよいし、また、2分割に限らず、3分割してもよいし、4分割してもよい。さらに、この断面は平面であることが好ましいが、本発明はこれに限定されず、この断面は曲面であってもよく、嵌合のための凹凸が形成されて、折れ曲がって形成されていてもよい。後述する実施の形態2においても同様である。
(実施の形態2)
(実施の形態2に係る照明装置の概略構成)
図4(a)は実施の形態2に係る照明装置1aのカバーをのぞいた構成を示す斜視図であり、図4(b)は照明装置1aのカバーをのぞいた構成を模式的に示す図である。図5(a)は照明装置1aの外観を示す正面図であり、(b)は照明装置1aの構成を示す断面図である。実施の形態1において前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。
(実施の形態2に係る照明装置の概略構成)
図4(a)は実施の形態2に係る照明装置1aのカバーをのぞいた構成を示す斜視図であり、図4(b)は照明装置1aのカバーをのぞいた構成を模式的に示す図である。図5(a)は照明装置1aの外観を示す正面図であり、(b)は照明装置1aの構成を示す断面図である。実施の形態1において前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。
載置部材2は、その内部に空洞を有している。実施の形態2の照明装置1aが実施の形態1の照明装置1と異なる点は、この空洞に、光源モジュール7と、照明装置1aの外部に設けられた電源回路とを接続する電源回路基板10を収納している点である。
照明装置1aは、板状の光源モジュール7を備えている。光源モジュール7の上には、発光面8が搭載されている。照明装置1aには、載置部材2が設けられている。載置部材2は、光源モジュール7を載置する端面4a・4bと、端面4a・4bに連続して形成されたラッパ状の外周面5a・5bとにより形成され、外周面5a・5bの端面4a・4bと反対側に取付口6を有している。端面4aと外周面5aとは分割部3aを構成し、端面4bと外周面5bとは分割部3bを構成する。分割部3aと分割部3bとは、載置部材2を構成する。
光源モジュール7は、端面4a・4bの中央に配置されている。載置部材2は、端面4a・4bの中央を光源モジュール7に交差して通り、端面4a・4bに垂直な断面により、端面4a及び外周面5aと、端面4b及び外周面5bとに2分割されている。
照明装置1aは、口金9を備えている。口金9は、載置部材2の端面4a・4bの反対側に配置されて載置部材2を保持する。口金9は、照明装置1の外部電源と光源モジュール7とを接続するための部材である。
(電源回路基板)
載置部材2の内部に形成された空洞には、光源モジュール7と照明装置1aの外部に設けられた電源回路とを接続する電源回路基板10が収納されている。電源回路基板10は、光源モジュール7に電力を供給するために載置部材2の内部に設けられている。
(電源回路基板)
載置部材2の内部に形成された空洞には、光源モジュール7と照明装置1aの外部に設けられた電源回路とを接続する電源回路基板10が収納されている。電源回路基板10は、光源モジュール7に電力を供給するために載置部材2の内部に設けられている。
電源回路基板10は、口金9に供給された電源を、光源モジュール7の特性に適した入力に変換する。電源回路基板10は、載置部材2(ヒートシンク)内部の空洞に配置することが好ましいが、口金9の内部に配置してもよい。
実施の形態1及び2に係る照明装置は、白熱電球の代替として検討されたものである。白熱電球の代替とする場合、載置部材2(ヒートシンク)の取付口6に白熱電球用の口金9を取り付け、載置部材2(ヒートシンク)内部の空間には、光源モジュール7と口金9とを接続する電源回路基板10を収納する。そして、照明装置1の口金9を照明機器の取り付け部に取り付ける。
上記構造においては、電源回路基板10が新たな熱源となるため、実施の形態1及び2の載置部材2(ヒートシンク)の高い放熱性がより適した形態となっている。また、実施の形態1及び2の載置部材2(ヒートシンク)は、従来型のヒートシンクと比較し、電源取付口6に取り付けられた口金9に光源モジュール7の熱をより多く伝えることができるため、口金9を放熱部材として効率的に活用することができる。
(応用)
照明装置としては、図2及び図5に示すように電球のような構成のものがある。実施の形態1及び2に係る照明装置は、従来の電球と比べ、低消費電力であり、電球の口金と同じ供給部を備えることにより、電球との代替が容易であることから、電球を用いた照明機器に適用することができる。また、実施の形態1及び2に係る照明装置は、載置部材2(ヒートシンク)を縦方向に分割して熱の放熱領域を広くしている点に特徴がある。こうしたヒートシンクを用いる照明装置とすれば、電球以外の照明装置にも適用することができ、屋内外の照明機器に適用することが出来る。さらに、自動車等のヘッドライト、リアライトといった照明への代替も可能である。
照明装置としては、図2及び図5に示すように電球のような構成のものがある。実施の形態1及び2に係る照明装置は、従来の電球と比べ、低消費電力であり、電球の口金と同じ供給部を備えることにより、電球との代替が容易であることから、電球を用いた照明機器に適用することができる。また、実施の形態1及び2に係る照明装置は、載置部材2(ヒートシンク)を縦方向に分割して熱の放熱領域を広くしている点に特徴がある。こうしたヒートシンクを用いる照明装置とすれば、電球以外の照明装置にも適用することができ、屋内外の照明機器に適用することが出来る。さらに、自動車等のヘッドライト、リアライトといった照明への代替も可能である。
従来の電球型照明装置は、LED実装部と放熱部とが別部材になっているか、一体になっているかのいずれかであり、別部材になっている場合には、熱抵抗により放熱性が低下するという問題が発生し、一体になっている場合には、組み立て性・製造コストの問題があった。載置部材2(ヒートシンク)を、光源モジュール7を通る断面に沿って分割した実施の形態1及び2に係る照明装置では、光源モジュール7から載置部材2(ヒートシンク)の末端までの伝熱経路に部材間接続部が無く、熱抵抗を低く抑えることができる。さらに、載置部材2の分割部3a・3bは、プレス等の安価な成型が可能で、組み付け性も容易であり、コストも低く抑えることができる。
このように、載置部材2(ヒートシンク)の断面を、光源モジュール7を通るように配置して分割することにより、光源モジュール7からの熱伝導の経路を遮らず、照明装置の放熱性を高めることができる。さらに、加工コスト及び組み付け性を悪化させることもない。
即ち、光源モジュール7からの熱が載置部材2(ヒートシンク)の分割面を通過せずに端部にまで伝導する。このため、接着剤・空気層等の熱抵抗の無い理想的な放熱状態を得ることができる。また、従来構造と同様にプレス加工等の安価な成型が可能であり、載置部材2(ヒートシンク)の分割面を対称面とすることにより、単一のラインで生産可能であることから、コスト削減にもつながる。
また、載置部材2(ヒートシンク)内の空洞に電源回路基板を収容し、光源モジュール7からの熱が載置部材2(ヒートシンク)の端部まで効率的に伝導するため、光源実装面の背面に位置する口金を放熱部位として効率的に利用することができる。また、載置部材2(ヒートシンク)内部の電源回路基板から生じる熱についても、載置部材2(ヒートシンク)口金9により効率的に放熱される。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は、照明装置、およびそれを備えた照明機器に適用することができ、特に、光源の放熱特性を向上させるための部材を設けた照明装置、およびその照明装置を備えた照明機器に適用することができる。また、本発明は、室内に設置される照明機器はもちろんのこと、室外に設置される照明機器、及び自動車のヘッドライト等の照明にも適用することができる。
1 照明装置
2 載置部材
3a、3b 分割部
4a、4b 端面
5a、5b 外周面
6 取付口
7 光源モジュール
8 発光面
9 口金(保持部材)
10 電源回路基板
11 カバー
2 載置部材
3a、3b 分割部
4a、4b 端面
5a、5b 外周面
6 取付口
7 光源モジュール
8 発光面
9 口金(保持部材)
10 電源回路基板
11 カバー
Claims (7)
- 1個以上の発光面を有する光源モジュールと、
前記光源モジュールを載置する端面と、前記端面に連続して形成された外周面とにより形成され、前記外周面の前記端面と反対側に取付口を有する載置部材とを備え、
前記載置部材は、前記端面と前記取付口とを通る断面によって分割されていることを特徴とする照明装置。 - 前記断面は、前記光源モジュールと交差するように形成されている請求項1に記載の照明装置。
- 前記断面は、前記分割された載置部材の嵌め合わせのために折れ曲がって形成されている請求項1に記載の照明装置。
- 前記載置部材の前記端面の反対側に配置されて前記載置部材を保持する保持部材をさらに備える請求項1に記載の照明装置。
- 前記光源モジュールに電力を供給するために前記載置部材の内部に設けられた電源回路基板をさらに備える請求項1に記載の照明装置。
- 前記載置部材は、前記断面によって2つの要素に分割されている請求項1に記載の照明装置。
- 請求項1から請求項6のいずれかに記載の照明装置を搭載したことを特徴とする照明機器。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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