JP2013062107A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】意匠性の向上を図り、また、部品点数を少なくして組立作業性の向上を図るとともに、発光素子の温度上昇を抑制することができる照明装置を提供すること。
【解決手段】本発明は、装置本体１と、基板２１と、この基板２１に実装された発光素子２２とを有して前記装置本体１に配設された光源部２と、この光源部２を支持するとともに、光源部２に熱的に結合される第１の当接部５３及び前記装置本体１に熱的に結合される第２の当接部５１を有する支持金具５と、前記装置本体１の背面側から装置本体１及び前記支持金具５の第２の当接部５１を通じて支持金具５を装置本体１に固定する固定手段６とを備える照明装置である。
【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する。）等の発光素子を光源として用いる照明装置に関する。

近時、ＬＥＤの高出力化及び高効率化に伴い、光源としてＬＥＤを用いた屋内又は屋外で使用される長寿命化が期待できる照明装置が開発されている。この照明装置は、ＬＥＤを基板に複数実装して所定の明るさを得るようにしたもので、例えば、オフィスのシステム天井に取付けられるベース照明として用いられている。
このような照明装置は、ＬＥＤが実装された基板が装置本体に前面側からねじ等の固定手段によって取付けられるようになっている。

一方、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装置にとって、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。

特開２０１０−７３６７０号公報 特開２０１１−２３１３８号公報

しかしながら、上記のような照明装置においては、前面側にねじ等の固定手段が現れ、意匠性が損なわれる虞がある。また、ねじ等の固定手段の個数も多くなる傾向にあり、部品点数が多くなるとともに組立作業性が効率的ではないという課題が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、意匠性の向上を図り、また、部品点数を少なくして組立作業性の向上を図るとともに、発光素子の温度上昇を抑制することができる照明装置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装置は、装置本体と、基板とこの基板に実装された発光素子とを有して前記装置本体に配設された光源部とを備えている。

また、光源部を支持するとともに、光源部に熱的に結合される第１の当接部及び前記装置本体に熱的に結合される第２の当接部を有する支持金具と、前記装置本体の背面側から装置本体及び前記支持金具の第２の当接部を通じて支持金具を装置本体に固定する固定手段とを備えている。

本発明の実施形態によれば、意匠性の向上を図り、また、部品点数を少なくして組立作業性の向上を図るとともに、発光素子の温度上昇を抑制することができる照明装置を提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る照明装置を示す斜視図である。 同照明装置を前面側から見て示し、設備プレートを取外して示す斜視図である。 同照明装置を分解して示す斜視図である。 図１中、Ｘ−Ｘ線に沿って示す断面図である。 図４中、Ａ部を示す拡大断面図である。 同照明装置における光源部のモジュールを示す斜視図である。 同照明装置において支持金具の取付状態を示す斜視図である。 同照明装置において光源部支持部材に光源部が配設された状態を示す斜視図である。 同照明装置における光源部支持部材を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る照明装置を前面側から見て示す斜視図である。 図１０中、Ｘ−Ｘ線に沿って示す断面図である。 同照明装置における光源部のモジュールを示す斜視図である。 同照明装置において支持金具の取付状態を示す断面図であり、（ａ）は取付け完了状態を示し、（ｂ）は取付け初期状態を示している。 同照明装置において光源部と支持金具との配置関係を示す斜視図である。 同照明装置における光源部を示す斜視図である。 同照明装置における支持金具を示す斜視図である。

以下、本発明に係る照明装置の第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。なお、リード線等の配線部材関係の図示は省略し、また、各図において同一部分には同一符号を付し、重複した説明は省略する。

図１乃至図３において、照明装置としてオフィス等の天井にＴバーを格子状に組み据え付けられたシステム天井へ設置されるベースライトが示されており、この照明装置は、略正方形状に形成されている。

図１に示すように、照明装置は、天井に据え付けられた格子状のＴバー（Tb）に設置されている。なお、図１においては、Ｔバー（Tb）の一部を示している。照明装置は、装置本体１と、この装置本体１に配設された光源部２と、放熱部材３と、光源部２を覆う透光性のカバー部材４と、光源部２を支持する支持金具５と、支持金具５を固定する固定手段６とを備えている。また、前記光源部２を点灯制御する点灯装置７と、設備プレート８とを備えている。このような照明装置は、前面側を光の照射面とし、背面側を天井側への取付面としている。

図２乃至図４に代表して示すように、装置本体１は、略正方形状のシャーシであり、光源部支持部材１１及び端板部材１２から構成されている。これら光源部支持部材１１及び端板部材１２は、溶融亜鉛めっき鋼板等の熱伝導性を有する金属板に反射率を高めるための白色塗装がなされて形成されている。

本実施形態においては、２灯用として光源部２は、列をなすように平行に２箇所に亘って配設されており、これに伴い光源部支持部材１１は、２列に亘って設けられるようになる。光源部支持部材１１は、図７及び図９の参照を加えて示すように、側面形状が略コ字状に形成されており、背面壁１１ａと、この背面壁１１ａの長手方向に沿う両側から前面側へ折曲された側面壁１１ｂとを有している。

背面壁１１ａには、一対の横長であって長方形状の開口１１ｃが形成されており、長手方向の両端部には、取付ねじ貫通孔１１ｄが形成されている。また、側面壁１１ｂの長手方向に沿う縁部は、鍔状に折曲形成されている。

端板部材１２は、横長の略Ｌ字状に形成されていて、背面壁１２ａ及び側面壁１２ｂを有して一対設けられている。背面壁１２ａには、取付ねじ貫通孔１２ｃが形成されており、側面壁１２ｂの外側には、天井に据え付けられたＴバー（Tb）に支持される鍵状に折曲された金具１２ｄが取付けられている。また、一方の端板部材１２における背面壁１２ａには、電源線及び調光信号線接続用の端子台１２ｅが取付けられている。

このような端板部材１２は、光源部支持部材１１の長手方向両端部の開口を閉塞するように一対設けられている。したがって、光源部支持部材１１と端板部材１２とが組合わされて略四角形状の形態をなし、光源部支持部材１１の側面壁１１ｂと端板部材１２の側面壁１２ｂとで装置本体１の外形が形成されるようになる。

なお、装置本体１は、本実施形態においては、シャーシが該当するが、ケース、反射板やベースと指称されるものであってもよく、その部材の名称に拘束されるものではない。一般的には、光源部２が直接的又は間接的に配設される部材や部分を意味しており、格別限定的に解釈されるものではない。

光源部２は、図３乃至図６に代表して示すように、基板２１と、この基板２１に実装された複数の発光素子２２と、各発光素子２２を覆う蛍光体層２３とを備えている。なお、図３は、照明装置の分解斜視図を示しているが、光源部２については、説明上、一方（図示上、左側）の光源部２側を分解して示している。

基板２１は、絶縁材である例えば、ガラスエポキシ樹脂（ＦＲ−４）等の材料で細長の長方形状に形成されている。表面側には銅箔で形成された配線パターン層が施されている。また、配線パターン層の上には、適宜レジスト層２１ａが施されるようになっている。この基板２１は、後述する放熱部材３に複数枚、具体的には、４枚の基板２１が２列に並べられて配設されている。

なお、基板２１の材料には、セラミックス材料、合成樹脂材料又は各発光素子２２の放熱性を高めるうえで、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することができ、格別その材料が限定されるものではない。

基板２１の表層には、発光素子２２の実装領域や部品の実装部分を除いて、ほとんど全面に反射率の高い白色の前記レジスト層２１ａが積層されている。これにより発光素子２２が放射した光のうちで横方向へ向かった光は、反射率の高い白色のレジスト層２１ａの表面で反射され前面側へ放射される。

複数の発光素子２２は、ＬＥＤのベアチップからなる。ＬＥＤのベアチップには、例えば、白色系の光を発光部で発光させるために、青色の光を発するものが用いられている。このＬＥＤのベアチップは、シリコーン樹脂系の絶縁性接着剤を用いて配線パターン層上に接着され、ボンディングワイヤによって配線パターン層に電気的に接続されている。

蛍光体層２３は、透光性合成樹脂、例えば、透明シリコーン樹脂製であり、ＹＡＧ：Ｃｅ等の蛍光体を適量含有している。蛍光体層２３は、個々の発光素子２２を発光素子２２ごとに被覆するように高さ寸法の小さい略円筒状をなしている。蛍光体は、発光素子２２が発する光で励起されて、発光素子２２が発する光の色とは異なる色の光を放射する。発光素子２２が青色光を発する本実施形態では、白色光を出射できるようにするために、蛍光体には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、蛍光体層２３の形状は、個々の発光素子２２を被覆できれば、特段限定されるものではなく、山形の形状や複数の発光素子２２を連続的に覆うライン状の形態を適用することができる。また、発光素子としては、表面実装型のＬＥＤパッケージを用い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。

放熱部材３は、略長方形状に作られていて、溶融亜鉛めっき鋼板等の熱伝導性を有する金属板に白色塗装がなされて形成されている。この放熱部材３両端部側には、切込みによって背面側へ若干膨出変形させて形成した各一対の挿入孔３１が形成されている。また、放熱部材３の略中央部には、基板２１に接続されたリード線等の配線が挿通される配線挿通孔３２が形成されている。さらに、放熱部材３の長手方向に沿う両側には、背面方向に向かう取付片３３が形成されている。
この放熱部材３には、基板２１の裏面側が面接触して配設されている。

カバー部材４は、図１乃至図６に示すように、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の絶縁性の材料から作られていて、拡散剤が混入されて乳白色で透光性を有して形成されている。カバー部材４は、側面形状が山形で円弧状に形成されており、長手方向の両端部における開口には、この開口を塞ぐように端板４１が設けられている。この端板４１は、前記と同様な乳白色で透光性を有する材料から形成されている。また、カバー部材４の長手方向に沿う両側には、平坦状の取付片４２が形成されている。

図３乃至図６に示すように、上記光源部２、放熱部材３及びカバー部材４は、組合わされて一つのモジュールＭ（図６参照）を構成している。具体的には、放熱部材３における前面側の平坦面に基板２１の裏面側が面接触するように取付けられる。これによって、基板２１は、放熱部材３に熱的に結合される。そして、光源部２を覆うようにカバー部材４が放熱部材３上に配置され、カバー支え金具４３によってカバー部材４は放熱部材３に取付けられる。

詳しくは、カバー支え金具４３は、屈曲され長手方向に沿って形成されていて、図５に代表して示すように、放熱部材３の取付片３３にリベット止めされて固定される。この固定とともに、カバー支え金具４３は、カバー部材４の平坦状の取付片４２を放熱部材３との間で挟持するようになっている。

なお、光源部３とカバー部材４との組み合わせにおいては、例えば、カバー部材を押出成形によって形成し、長手方向に沿う両側に互いに対向して開口する溝状部を設けて、この溝状部に基板又は基板が取付けられた放熱部材をスライドして挿入するようにしてもよい。

また、カバー部材に係止部を設け、この係止部が基板の裏面側に係止されて組み合わされるような構成としてもよく、光源部３とカバー部材４との組み合わせ構造は、種々の構成がとり得る。

支持金具５は、図３乃至図５に示すように、一対設けられていて、金属板を略コ字状に折曲して形成されており、四角形状の固定部５１と、この固定部５１の両側から起立するように延出された延出部５２とを備えている。固定部５１の略中央部には、ねじ穴５１ａが形成されており、延出部５２の先端部には、取付舌片５３が形成されている。また、この取付舌片５３には、前記放熱部材３に形成された挿入孔３１に差込み挿入される挿入部５４が形成されている。

なお、後述するように、取付舌片５３は、光源部２に熱的に結合される第１の当接部として機能し、固定部５１は、装置本体１に熱的に結合される第２の当接部として機能するようになっている。

次に、主として図５及び図７を参照して光源部２、すなわち、モジュールＭを支持する支持金具５の取付状態について説明する。支持金具５は、延出部５２の先端部における両取付舌片５３側を幅方向に弾性変形させて、幅寸法を縮小させることが可能となっている。

したがって、両取付舌片５３側を幅寸法を縮小させるように弾性変形し、取付舌片５３の挿入部５４を放熱部材３の背面側の挿入孔３１の位置に合わせ、弾性変形を解いて元の状態に復帰させる。これにより、取付舌片５３が挿入孔３１に挿入され、支持金具５は、放熱部材３に取付けられる。

この状態において、装置本体１の背面側、すなわち、光源部支持部材１１の背面側から支持金具５を光源部支持部材１１に固定手段６によって固定する。固定手段６は取付ねじであり、この取付ねじを端板部材１２の取付ねじ貫通孔１２ｃを介して光源部支持部材１１の取付ねじ貫通孔１１ｄを貫通させ、さらに、支持金具５に形成されたねじ穴５１ａにねじ込む。

このように光源部２は、装置本体１に取付けられる。この場合、支持金具５の第１の当接部としての取付舌片５３は、放熱部材３の背面側に当接され、第２の当接部としての固定部５１は、光源部支持部材１１の背面壁１１ａに当接されて熱的に結合されるようになる。

図３及び図４に示すように、点灯装置７は、光源部支持部材１１における前面側に取付けられている。点灯装置７は、光源部２を点灯制御するものであり、箱状のケース内に回路基板及びこの基板に実装された回路部品を収容して構成されており、商用交流電源ＡＣに接続されていて、この交流電源ＡＣを受けて直流出力を生成する。点灯装置７は、例えば、全波整流回路の出力端子間に平滑コンデンサを接続し、この平滑コンデンサに直流電圧変換回路及び電流検出手段を接続して構成されている。したがって、点灯装置７は、基板２１を介して発光素子２２に接続されており、その直流出力を発光素子２２に供給し、発光素子２２を点灯制御するようになっている。

設備プレート８は、略長方形状の平板状であり、溶融亜鉛めっき鋼板等の金属板に白色塗装がなされて形成されている。図２に代表して示すように、設備プレート８は、各モジュールＭ間のスペースに配設されるようになっていて、この設備プレート８には、目的とする設備、例えば、非常灯、スピーカ、煙感知器やスプリンクラーを備えたプレートが適用されるようになっている。

以上のように構成された照明装置において、光源部２を支持する支持金具５は、装置本体１の背面側から固定手段６によって固定される。したがって、固定手段６が前面側に現れることがなく、前面側から視認されることを回避できる。また、光源部２は、光源部２を支持する支持金具５によって装置本体１に取付けられるので、固定手段６の個数を少なくすることが可能であり、部品点数を少なくして組立作業性の向上を図ることができる。

また、光源部２は、光源部２から放熱部材３、支持金具５を介して装置本体１に熱的に結合される。具体的には、基板２１の裏面側から放熱部材３、支持金具５の第１の当接部としての取付舌片５３、第２の当接部としての固定部５１から装置本体１へと熱伝導がなされ放熱されるようになる。

さらに、放熱部材３は、アース接続され、接地されるようになっている。つまり、放熱部材３は、支持金具５、固定手段６、装置本体１へと接続され図示しないアース線へ接続される。このため、例えば、基板２１の絶縁性の劣化による感電の危険性を防止することができる。

ここで、放熱部材３と支持金具５との接続において、放熱部材３には白色塗装がなされた金属板が用いられているため、その塗装によって支持金具５との導通性が得にくい。

しかしながら、支持金具５の取付舌片５３は、切込みによって形成された挿入孔３１に挿入されるようになっているため、導通性を容易に得ることが可能となる。つまり、金属板における切込みの形成により塗装がされていない切断面が挿入孔３１の端縁に形成されることとなり、この端縁と支持金具５の取付舌片５３との接触により導通性を確保することができるようになる。

加えて、図９に示すように、光源部支持部材１１は、側面形状が略コ字状に形成されている。このため、この光源部支持部材１１に光源部２を図８に示すように配設することが可能であり、照明装置を１灯用として構成することができる。

つまり、図８に示された光源部支持部材１１に光源部２が配設されたものを、図２に示す設備プレート８が配設されるスペースの部分に設けて１灯用として構成するものである。したがって、光源部支持部材１１は、照明装置を１灯用、２灯用に構成する場合に共通部品として適用することが可能となる。

照明装置の設置状態において、点灯装置７に電力が供給されると、光源部２に直流出力が供給され、基板２１を介して発光素子２２に通電され、各発光素子２２が点灯する。発光素子２２から出射された光は、蛍光体層２３を透過し、乳白色の透光性のカバー部材４を透過して拡散され、主として下方に放射され所定の配光範囲が照明される。

各発光素子２２が点灯することにより熱が発生する。各発光素子２２から発生する熱は、主として基板２１の背面側から放熱部材３に伝導され、放熱部材３から支持金具５へ伝導され、さらに、装置本体１の全体に伝導されて放熱される。これによって、発光素子２２の温度上昇を抑制することができる。

以上のように本実施形態によれば、固定手段６が前面側に現れることがなく、意匠性の向上を図ることができる。また、部品点数を少なくして組立作業性の向上を図ることができるとともに、発光素子２２の温度上昇を効果的に抑制することができる照明装置を提供することが可能となる。

次に、本発明に係る照明装置の第２の実施形態について図１０乃至図１６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、説明を省略又は簡略化する場合がある。

本実施形態の照明装置は、第１の実施形態と同様に、オフィス等のシステム天井へ設置されるベースライトである。第１の実施形態においては、４枚の基板２１を並べて一つのモジュールＭを構成するものについて説明したが、本実施形態では、基板２１ごとにモジュールＭを構成するようにしている。

照明装置は、装置本体１と、この装置本体１に配設された光源部２と、光源部２を覆う透光性のカバー部材４と、光源部２を支持する支持金具５と、支持金具５を固定する固定手段６とを備えている。また、前記光源部２を点灯制御する図示しない点灯装置と、設備プレートとを備えている。

図１０に代表して示すように、装置本体１は、略中央部に長方形状の開口が形成された略正方形状の箱状のシャーシであり、溶融亜鉛めっき鋼板等の熱伝導性を有する金属板に反射率を高めるための白色塗装がなされて形成されている。この装置本体１には、各４個のモジュールＭが両側に配設されている。

光源部２は、図１２乃至図１５に示すように、基板２１と、この基板２１に実装された複数の発光素子２２と、各発光素子２２を覆う蛍光体層２３とを備えている。

基板２１は、絶縁材である例えば、ガラスエポキシ樹脂（ＦＲ−４）等の材料で細長の長方形状に形成されている。表面側には銅箔で形成された配線パターン層が形成されている。また、配線パターン層の上、つまり、基板２１の表層には、発光素子２２の実装領域や部品の実装部分を除いて、ほとんど全面に反射率の高い白色の前記レジスト層２１ａが積層されている。

さらに、図１５に示すように、基板２１の表面側には、配線パターン層とは、電気的に非接続であって銅箔で形成された放熱層２１ｂが施されている。この放熱層２１ｂは、基板２１の長手方向に沿う両側に形成されていて、レジスト層２１ａが積層されるが、長手方向の両端部側には、レジスト層２１ａが積層されないで放熱層２１ｂが露出される露出部２１ｃが形成されている。また、この露出部２１ｃの表面には、半田めっき等が施されるようになっている。
複数の発光素子２２は、ＬＥＤのベアチップからなり、蛍光体層２３は、透光性合成樹脂であり、蛍光体を適量含有している。

カバー部材４は、図１０乃至図１３に示すように、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の絶縁性の材料から作られていて、乳白色で透光性を有して押出成形によって形成されている。カバー部材４は、断面形状において前面側が山形で円弧状に形成され、背面側が平坦状に形成されて筒状をなしている。また、カバー部材４の側壁には、後述する支持金具５が挿入される挿入孔Ｈが形成されている。さらに、長手方向の両端部における開口には、この開口を塞ぐように端板４１が設けられている。
このようなカバー部材４には、光源部２が両端部における開口からスライドするように挿入されて配置される。

支持金具５は、図１３（ｂ）及び図１６に示すように、金属板を略コ字状に折曲して形成されており、中央部が前面側へ凸となるように湾曲した固定部５１と、この固定部５１の両側から拡開して起立するように延出された延出部５２とを備えている。固定部５１の略中央部には、ねじ穴５１ａが形成されており、延出部５２の先端部には、内側方向に向かう取付舌片５３が形成されている。ここで、取付舌片５３は、光源部２に熱的に結合される第１の当接部として機能し、固定部５１は、装置本体１に熱的に結合される第２の当接部として機能するようになっている。

次に、図１３（ａ）、（ｂ）を参照して光源部２、すなわち、モジュールＭを支持する支持金具５の取付状態について説明する。まず、図１３（ｂ）に示すように、支持金具５の一対の取付舌片５３をカバー部材４の側壁に形成された挿入孔Ｈに合わせて配置する。

次いで、装置本体１の背面側から固定手段６としての取付ねじを挿通させ、この取付ねじを支持金具５に形成されたねじ穴５１ａにねじ込む。取付ねじのねじ込みの進行に伴い、支持金具５における固定部５１は平坦状に弾性変形していくとともに、延出部５２が直立するように変形し、取付舌片５３が挿入孔Ｈに挿入するようになる。

図１３（ａ）に示すように、取付ねじのねじ込みが完了した段階においては、支持金具５の第１の当接部としての取付舌片５３は、基板２１の露出部２１ｃに当接されて、基板２１と熱的に結合されるとともに基板２１を押えて支持する。また、第２の当接部としての固定部５１は、装置本体１に当接されて熱的に結合されるようになる。

照明装置の設置状態において、点灯装置７に電力が供給されると、各発光素子２２が点灯することにより熱が発生する。各発光素子２２から発生する熱は、主として基板２１に形成された放熱層２１ｂに伝導される。放熱層２１ｂに伝導された熱は、露出部２１ｃから支持金具５へ伝導され、装置本体１の全体に伝導されて放熱される。これによって、発光素子２２の温度上昇を抑制することができる。

以上のように本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、固定手段６が前面側に現れることがなく、意匠性の向上を図ることができる。また、部品点数を少なくして組立作業性の向上を図ることができるとともに、発光素子２２の温度上昇を効果的に抑制することができる。また、支持金具５の第１の当接部としての取付舌片５３によって、基板２１の表面側を押えて支持するようにしたので、構成の簡素化を図ることが可能となる。

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。また、上記実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、発光素子は、ＬＥＤや有機ＥＬ等の固体発光素子が適用できる。

１・・・装置本体、２・・・光源部、
３・・・放熱部材、４・・・カバー部材、
５・・・支持金具、６・・・固定手段（取付ねじ）、
７・・・点灯装置、８・・・設備プレート、
２１・・・基板、２２・・・発光素子（ＬＥＤ）、
２３・・・蛍光体層、５１・・・第２の当接部（固定部）、
５３・・・第１の当接部（取付舌片）

Claims (3)

1. 装置本体と；
   基板と、この基板に実装された発光素子とを有して前記装置本体に配設された光源部と；
   この光源部を支持するとともに、光源部に熱的に結合される第１の当接部及び前記装置本体に熱的に結合される第２の当接部を有する支持金具と；
   前記装置本体の背面側から装置本体及び前記支持金具の第２の当接部を通じて支持金具を装置本体に固定する固定手段と；
   を具備することを特徴とする照明装置。
2. 前記光源部における基板には、放熱部材が熱的に結合されており、この放熱部材は、前記支持金具を介してアース接続されることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記基板は、前記支持金具の第１の当接部によって押えられて支持されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。

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