JP4914511B2

JP4914511B2 - 照明装置

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Publication number: JP4914511B2
Application number: JP2010096994A
Authority: JP
Inventors: 義之北村; 浩明詠田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2010-04-20
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2030-04-20
Also published as: CN102869917A; WO2011132465A1; EP2562467A4; US20130033166A1; EP2562467A1; JP2011228125A

Description

本発明は、光源と、該光源に電力を供給する電源回路部と、該電源回路部を内部に収容し、前記電源回路部が発する熱を放散する放熱部と、外部電源に接続される接続部と、前記放熱部及び接続部間に設けられ、電気的に絶縁する絶縁体とを備える照明装置に関する。

照明装置は、一般に、光源、該光源に電力を供給する電源回路部等の発熱部品を内部に収容している。この発熱部品の発熱に伴い、発熱部品の温度が上昇すると、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）等の光源、電源回路部を構成する回路部品等の発熱部品の性能を確保できない虞が生じる。また、照明装置の外表面の温度が上昇してしまい、安全性の観点から好ましくない。そこで、従来、発熱部品からの熱を照明装置の外部の空気に放散することが可能なように構成された照明装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示された照明装置は、光源５１１を有する光源部５１０と、光源５１１を点灯する電源部（電源回路部）５３０と、電源部５３０に電源を供給する電源端子台５４０と、光源部５１０、電源部５３０及び電源端子台５４０が設けられる器具本体５２０とを備えてなり、器具本体５２０の外周に設けられたバネ材からなる支持具５５０により光源部５１０の側が設置穴の側になるように天井に設置され、所謂ダウンライトとして用いられる（図５参照）。

器具本体５２０は、アルミニウムのダイカスト製であり、円筒状のケース部材として構成してあり、光源５１１、電源部５３０が発する熱を放散する放熱部を兼ねている。器具本体５２０は、該器具本体５２０の内部を仕切る仕切り板５２１を有しており、該仕切り板５２１は光源部５１０を配設するための支持部を兼ねている。電源部５３０は、該電源部５３０の配線基板５３１と器具本体５２０の仕切り板５２１との間に、電気絶縁距離を確保すべく、所定間隔を有して器具本体５２０に保持してある。

特開２００８−１８６７７６号公報

特許文献１に係る照明器具において、電源部５３０が発した熱は、器具本体５２０に伝達され、該器具本体５２０から外部へ放散するように構成してある。しかしながら、電源部５３０の配線基板５３１を周縁部において器具本体５２０に当接させてあるのみであり電源部５３０からの熱を伝える伝熱面積を十分に確保することができない。このため、電源部５３０が発した熱を器具本体５２０に十分に伝導することができず、放熱が十分にできない虞がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、電源回路部が発する熱を十分に放散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。

本発明に係る照明装置は、光源と、該光源に電力を供給する電源回路部と、該電源回路部を内部に収容し、前記電源回路部が発する熱を放散する放熱部と、外部電源に接続される接続部と、該接続部と一体的に成形されており、前記放熱部及び接続部間を電気的に絶縁する絶縁体とを備える照明装置において、前記電源回路部は、基板と該基板の両面に実装された複数の回路部品を有し、前記絶縁体は、熱伝導体であり、前記基板の他面と比較して発熱量が多い回路部品が実装された一面の側が前記放熱部に連結される連結部の内面の側になるように前記基板を保持する保持部を有することを特徴とする。

本発明にあっては、電源回路部が発する熱を放散する放熱部と、外部電源に接続される接続部との間に、接続部と一体的に成形された絶縁体を設け、熱伝導体である絶縁体により、前記放熱部及び接続部間を熱的に接続している。また絶縁体は、電源回路部を保持する保持部を有し、該保持部は、電源回路部の基板を発熱量が多い回路部品の実装面が放熱部との連結部の内面側となるように保持している。従って、電源回路部が発した熱を、絶縁体を介して放熱部に確実に伝達することができ、放熱部から外部に放散することができる。また接続部を放熱部材としても用いることができるから、電源回路部からの熱を十分に放散することができる。

本発明に係る照明装置は、前記接続部及び絶縁体間には、高熱伝導性の接着剤が充填してあることを特徴とする。

本発明にあっては、接続部及び絶縁体間に高い熱伝導性を有する接着剤を充填してあるから、接続部と絶縁体を密着させ、絶縁体から接続部への伝熱を、低い伝熱抵抗下にて行わせて接続部を放熱部材として有効に利用することができ、電源回路部からの熱を更に十分に放散することができる。

本発明に係る照明装置は、前記電源回路部及び絶縁体間には、熱伝導性材料が充填してあることを特徴とする。
更に前記絶縁体は、前記連結部に連設され、前記接続部を保持する口金保持部を備え、前記熱伝導性材料は、前記連結部から前記口金保持部に亘って充填してあることを特徴とする。

本発明にあっては、電源回路部及び絶縁体間に熱伝導性材料を充填してあり、電源回路部と絶縁体との間に空気等の気体が介在しないため、電源回路部からの熱を絶縁体に効率的に伝達することができる。熱伝導材料は、連結部から口金保持部に亘って充填してあるから、電源回路部からの熱を放熱部及び接続部を介して外部に十分に放散することができる。

本発明に係る照明装置は、前記絶縁体は、ポリアミド及び／又は液晶ポリマーを含んでなることを特徴とする。

本発明にあっては、絶縁体が、ポリアミド及び／又は液晶ポリマーを含んでなる樹脂製であるから、絶縁性を確保しつつ、熱良導体とすることができ、絶縁体内部の伝熱抵抗を低減することができ、電源回路部が発した熱を、絶縁体を介して放熱部及び接続部に効率的に伝達することができる。また、樹脂製であるから、射出成型機等を用いて、接続部を絶縁体と容易に一体的に成形することができ、製造工程を簡略化することができる。
更に本発明に係る照明装置は、前記光源は、ＬＥＤであることを特徴とする。

本発明によれば、電源回路部が発する熱を十分に放散することができる。

本発明の実施の形態に係る照明装置の模式的外観図である。本実施の形態に係る照明装置の模式的縦断面図である。図１の III−III 線による模式的横断面図である。本発明の他の実施の形態に係る照明装置の電源回路部近傍の模式的縦断面図である。従来技術に係る照明装置の模式的縦断面図である。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて、電球型の照明装置を例に詳述する。図１は、本発明の実施の形態に係る照明装置の模式的外観図である。図２は、本実施の形態に係る照明装置の模式的縦断面図である。図３は、図１の III−III 線による模式的横断面図である。

図において１は、光源としての光源モジュールである。光源モジュール１は、円板状をなすＬＥＤ基板１１と、該ＬＥＤ基板１１の一面に実装された複数のＬＥＤ１２とを備えてなる。ＬＥＤ基板１１は、ＬＥＤ１２からの熱を光源モジュール１が取付けられる放熱板２に伝導する熱伝導体を兼ねており、例えば、鉄、アルミニウム等の金属製である。ＬＥＤ１２は、例えば、ＬＥＤ素子と、該ＬＥＤ素子を封止する封止樹脂と、入力端子及び出力端子とを備えてなる表面実装型のＬＥＤである。

ＬＥＤ１２が一面に実装されたＬＥＤ基板１１は、他面（ＬＥＤ１２が実装された面の反対側の面）にて放熱板２に固定してある。放熱板２は、アルミニウム等の金属製であり、円板状の光源保持部２１と、該光源保持部２１の外周縁に立設された扁平な周壁部２２とを有している。放熱板２の光源保持部２１の一面２１ａに、ＬＥＤ基板１１が固定してある。周壁部２２は、光源保持部２１の一面２１ａの側に立設してあり、光源保持部２１の側から突設端側に向けて緩やかに拡径してある。光源モジュール１が取付けられた放熱板２は、光源保持部２１の他面２１ｂの側が放熱部３の側になるように、放熱部３に取付けてある。

放熱部３は、アルミニウム等の金属製であり、円筒状を有している。放熱部３は、長手方向の一端側から他端側に向けて緩やかに拡径された円錐台状の外形を有している。放熱部３の他端側（拡径された側）の内側には、放熱板２が取付けられる取付座３１が設けてある。取付座３１は、例えば、放熱部３の内側に環状に周設してある。なお、取付座３１の形状はこれに限定されず、放熱板２を取付可能な形状であればよい。

放熱部３のＬＥＤ基板１１に設けられたネジ用穴（図示せず）、放熱板２に設けられたネジ用穴（図示せず）及び放熱部３の他端側（拡径された側）の取付座３１に設けられたネジ用穴（図示せず）が整合するように、光源モジュール１及び放熱板２を放熱部３の取付座３１に載置して、ネジをネジ用穴に螺合することにより、光源モジュール１及び放熱板２が放熱部３に固定してある。

ＬＥＤ基板１１と放熱板２、及び放熱板２と放熱部３は夫々略全面にて当接させてあるため、十分な伝熱面積を有している。従って、ＬＥＤ１２からの熱は、ＬＥＤ基板１１を介して放熱板２に効率良く伝導され、一部はそのまま放熱板２の周縁部から照明装置１００の外部の空気に放熱され、残りの熱は、放熱板２から放熱部３に効率良く伝導され、放熱部３から照明装置１００の外部の空気に放熱される。これら放熱板２及び放熱部３により放熱されるため、ＬＥＤ１２は、所定の性能及び寿命を確保するために必要な温度に冷却されることになる。なお、ＬＥＤ基板１１と放熱板２との間、及び放熱板２と放熱部３との間には、熱伝導シート又は熱良導性のグリースが介装してあることが望ましい。これら放熱板２及び放熱部３は、光源モジュール１からの熱を放散する放熱器として機能すると共に、照明装置の外装体として機能する。

放熱部３の一端側（取付座３１が設けられた側の反対側）には、口金５及び放熱部３間を電気的に絶縁する絶縁体としての絶縁リング４を介して、接続部としての口金５が設けてある。絶縁リング４は、円筒状をなし、口金５を保持する口金保持部４１と、該口金保持部４１に連設され、放熱部３に連結される連結部４２とを備えている。

連結部４２は、図３に示すように、口金保持部４１の内側に設けられ、該口金保持部４１の中心を通る面に平行な板部である。連結部４２の外面４２ａには、放熱部３の内面に形成された係合部（図示せず）に係合する係合爪４３が設けてある。口金保持部４１の連結部４２の反対側の端部には、後述する電源回路部の電源基板を保持する保持部４４が、連結部４２に適長離隔して平行に設けてある。また、口金保持部４１には、電源基板が係合する係合凹部４５が、連結部４２に適長離隔して平行に設けてある。

本実施の形態において、絶縁リング４は放熱性、電気絶縁性に優れる樹脂、所謂放熱樹脂製である。放熱樹脂は、電気絶縁性を有する樹脂である。放熱樹脂の熱伝導率は、例えば、約１〜７０（Ｗ／ｍ・Ｋ）である。この放熱樹脂は、例えば、ポリアミド（所謂ナイロン）、及び／又は液晶ポリマーをベースとして含んでなる合成樹脂製である。なお、放熱樹脂は、電気絶縁性を有していればよく、ポリアミド及び／又は液晶ポリマーを含む合成樹脂に限定されない。

また、絶縁リング４は、放熱性、電気絶縁性に優れる材料製であればよく、セラミック製であってもよい。セラミックの材料として、例えば、酸化アルミニウム等の金属酸化物、窒化ホウ素等、赤外線放射率（赤外線の波長領域における熱放射率）の高い電気絶縁性材料が適用可能である。

口金５は、有底円筒形状を有しており、電球用のソケットと螺合するためのネジ加工が円筒部に施されてなる一極端子５１と、口金５の底面に突設された他極端子５２とを備えている。これら一極端子５１と他極端子５２とは電気的に絶縁してある。なお、口金５の円筒部の外形状は、例えばＥ１７又はＥ２６のねじ込み形口金と同一形状に形成してある。

本実施の形態においては、口金５は、絶縁リング４と一体的に成形してある。この一体成形は、口金５に絶縁リング４の形状に応じた金型を嵌め込み、溶融させた状態の前述した放熱樹脂を、射出成型機等を用いて前記金型に流し込み、放熱樹脂を固化させることによりなされる。放熱樹脂は、口金５の円筒部の内面を覆うように、該内面に密着して設けられる。このように、口金５を絶縁リング４と一体的に成形しているから、口金５と絶縁リング４の口金保持部４１とを、隙間を生じさせることなく密着させることができ、空気等が介在することによる伝熱抵抗の増大を抑制でき、絶縁リング４から口金５への熱伝導を良好に行うことができる。

このように一体的に成形された絶縁リング４及び口金５は、放熱部３の内面に形成された係合部（図示せず）に、絶縁リング４の連結部４２に設けられた係合爪４３を係合させることにより、放熱部３に取付けてある。放熱部３と絶縁リング４の連結部４２との間には、接着剤７５が充填してある。接着剤７５は、シリコーン等の材料をベースとする高熱伝導率の接着剤であることが望ましい。放熱部３と絶縁リング４の連結部４２との間に接着剤７５を充填しているから、空気等の気体が介在することがなく、放熱部３及び絶縁リング４間の伝熱抵抗を小さくすることができる。

絶縁リング４を熱伝導体としているから、放熱部３及び口金５が熱的に接続され、絶縁リング４から放熱部３及び口金５に熱を効率的に伝導することができる。放熱部３と絶縁リング４の連結部４２との間に、高熱伝導率の接着剤７５を充填することにより、絶縁リング４から放熱部３に熱を更に効率的に伝導することができる。なお、絶縁リング４は、口金５及び放熱部３間を電気的に絶縁する絶縁体として機能する。また、絶縁リング４は、口金５と放熱部３を連結する連結体として機能する。

これら放熱板２、放熱部３及び絶縁リング４により形成される空洞内には、電線を介して光源モジュール１に所定の電圧及び電流の電力を供給するための電源回路部６が収容してある。

電源回路部６は、矩形板状の電源基板６１と、該電源基板６１に実装された複数の回路部品とを備えてなる。電源基板６１の両面には、外部交流電源から供給される交流電流を全波整流するブリッジダイオード、整流後の電源電圧を所定の電圧に変圧するトランス、トランスの１次側及び２次側に接続されたダイオード、ＩＣ等の回路部品が夫々分配して実装してある。なお、電源基板６１として、例えば、ガラスエポキシ基板、紙フェノール基板等が用いられる。

電源回路部６の電源基板６１の一面６１ａには、複数の回路部品６２が実装してあり、電源基板６１の他面６１ｂには、一面６１ａに実装される回路部品６２と比較して、供給される電流による発熱量が比較的多い回路部品６３が実装してある。

電源回路部６は、電源基板６１の他面６１ｂの側（回路部品６３が実装してある側）が絶縁リング４の連結部４２の側になるように、電源基板６１の一部を、絶縁リング４に設けられた係合凹部４５に係合させることにより、放熱部３と絶縁リング４とにより形成される空洞内に保持される。この保持状態において、電源回路部６は、回路部品６３の一部が連結部４２の内面４２ｂに当接するようにしてある。回路部品６３の一部が絶縁リング４に当接させてあるから、電源回路部６が発した熱の一部を、絶縁リング４に直接伝達することができ、電源回路部６からの熱を絶縁リング４に効率的に伝達することができる。

この電源回路部６の電源基板６１の他面６１ｂと絶縁リング４の連結部４２の内面４２ｂとの間には、熱伝導性材料としての樹脂７が充填してある。樹脂７は、例えば、シリコーン系樹脂、ポリウレタン系樹脂等の高熱伝導性の樹脂である。電源回路部６及び絶縁リング５体間に樹脂７を充填しているから、電源回路部６と絶縁リング４との間に空気等の気体が介在しないため、電源回路部６からの熱を絶縁リング４に効率的に伝達することができる。熱伝導率の高い樹脂７を充填しているから、絶縁リング４を介して電源回路部６からの熱を放熱部３及び口金５に効率的に伝達することができる。

電源回路部６は、口金５の一極端子５１及び他極端子５２と電線（図示せず）を介して電気的に接続してある。また、電源回路部６は、光源モジュール１と電線（図示せず）を介してコネクタにより電気的に接続してある。なお、電線ではなく、ピンプラグを用いて電気的に接続するようにしてもよい。

一方、放熱部３の他端側の放熱板２には、ＬＥＤ１２の光出射方向の側を覆うように透光性のカバー８が取付けてある。カバー８は半球殻状の形状を有する乳白色のガラス製である。カバー８の内面には、カバー８が破損したときに破片が飛散することを防止する飛散防止膜が略全面に亘って設けてあることが望ましい。このカバー８は、開口側の周縁にて放熱板２の光源保持部２１の縁部に接着剤等により取付けられる。なお、カバー８の材料は、ガラスに限定されず、例えばポリカーボネートのような樹脂製であってもよい。

以上のように構成された照明装置１００は、口金５を電球用のソケットに螺合することにより外部交流電源に接続される。この状態にて、電源を投入したとき、口金５を介して交流電流が電源回路部６に供給される。電源回路部６は、所定の電圧及び電流の電力を光源モジュール１に供給してＬＥＤ１２を点灯させる。

このＬＥＤ１２の点灯に伴って、主としてＬＥＤ１２及び電源回路部６が発熱する。ＬＥＤ１２からの熱は、前述したように、放熱板２及び放熱部３に伝導され、放熱板２及び放熱部３から照明装置１００の外部の空気に放散される。一方、電源回路部６からの熱は、直接又は樹脂７を介して、絶縁リング４に伝導され、伝導された熱の一部は、放熱部３伝達され、該放熱部３から照明装置１００の外部の空気に放散される。絶縁リング４に伝導された熱の他の部分は口金５に伝達され、該口金５から照明装置１００の外部の空気に放散される。

本実施の形態に係る照明装置１００においては、前述したように、放熱部３及び口金５間に設けられる絶縁リング４を熱伝導体としているから、電源回路部６が発した熱を、絶縁リング４を介して放熱部３及び口金５に伝達することができ、該放熱部３及び口金５から外部に放散することができる。このように口金５を放熱部材としても用いることができるから、放熱面積を大きくすることができ、電源回路部６からの熱を十分に放散することができる。

そして、口金５が絶縁リング４と一体的に成形してあるから、口金５と絶縁リング４とを、隙間を生じさせることなく密着させることができ、口金５及び絶縁リング４間の伝熱抵抗を低減することができる。この結果、絶縁リング４から口金５へ効率的に熱を伝達することができるから、口金５を放熱部材として有効に利用することができ、電源回路部６からの熱を更に十分に放散することができる。

また、絶縁リング４は、ポリアミド及び／又は液晶ポリマーを含んでなる樹脂製であるから、絶縁性を確保しつつ、熱良導体とすることができ、絶縁リング４内部の伝熱抵抗を低減することができ、電源回路部６が発した熱を、絶縁リング４を介して放熱部３及び口金５に効率的に伝達することができる。また、樹脂製であるから、射出成型機等を用いて、口金５を絶縁リング４と容易に一体的に成形することができ、製造工程を簡略化することができる。

また、電源回路部６の回路部品６３の一部を絶縁リング４に当接させてあるから、電源回路部６が発した熱の一部を、他の物質を介することなく、絶縁リング４に直接伝達することができる。この結果、電源回路部６からの熱を絶縁リング４に効率的に伝達することができる。

また、この電源回路部６の電源基板６１の他面６１ｂと絶縁リング４の連結部４２の内面４２ｂとの間に、熱伝導性材料としての樹脂７が充填してあるから、電源回路部６と絶縁リング４との間に空気等の気体が介在しないため、電源回路部６からの熱を絶縁リング４に効率的に伝達することができる。熱伝導率の高い樹脂７を用いることにより、絶縁リング４を介して電源回路部６からの熱を放熱部３及び口金５に効率的に伝達することができる。

そして、この近接させた電源回路部６の電源基板６１の他面６１ｂと絶縁リング４の連結部４２の内面４２ｂとの間の隙間に樹脂７を充填してあるから、充填する樹脂７の量を低減することができる。

以上の実施の形態に係る照明装置１００においては、口金５が絶縁リング４と一体的に成形してあるが、これに限定されず、口金５及び絶縁リング４を夫々別体に形成しても良い。図４は、本発明の他の実施の形態に係る照明装置２００の電源回路部６近傍の模式的縦断面図である。

絶縁リング１０４は、円筒状をなし、口金５を保持する口金保持部１４１と、該口金保持部１４１に連設され、放熱部３に連結される連結部４２とを備えている。口金保持部１４１の外周面には、口金５と螺合するためのネジ加工が施してある。口金５は、口金５の内部に絶縁リング４の口金保持部１４１を挿入して螺合することにより、絶縁リング１０４と一体化してある。絶縁リング１０４の口金保持部１４１と口金５との間には、接着剤７６が充填してある。接着剤７６は、シリコーン等の材料をベースとする高熱伝導率の接着剤であることが望ましい。その他の構成は、図２に示す照明装置１００と同様であるため、対応する構成部材に図２と同一の参照符号を付して、その構成の詳細な説明を省略する。

本実施の形態の照明装置２００において、絶縁リング１０４の口金保持部１４１と口金５との間に接着剤７６を充填しているから、空気等の気体が介在することがなく、絶縁リング１０４及び口金５間の伝熱抵抗を小さくすることができ、前述した照明装置１００と同様の効果が得られる。

なお、以上の実施の形態においては、放熱部３に収容される発熱体として、電源回路部６について述べたが、ＬＥＤの光量及び／又は色度を調整可能なように構成された調光機能付きの照明装置においては、調光用の制御部も同様に発熱体となる。この場合においても、以上の実施の形態において述べた電源回路部６と同様に構成、即ち制御回路基板を絶縁リング４に近接させて設置して、制御回路基板と絶縁リング４との間に樹脂を充填することにより、制御部からの熱を放熱部３に効率的に伝導することが可能である。

また、以上の実施の形態においては、光源として表面実装型ＬＥＤを用いているが、これに限定されず、他のタイプのＬＥＤ、ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等を用いてもよい。

また、以上の実施の形態においては、電球用のソケットに取付ける電球型の照明装置を例に説明したが、電球型の照明装置に限定されず、他の型の照明装置に適用することができる。更に、本発明は、照明装置以外の発熱体を備える機器にも適用可能であり、その他、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内において種々変更した形態にて実施することが可能であることは言うまでもない。

１光源モジュール（光源）
３放熱部
４絶縁リング（絶縁体）
５口金（接続部）
６電源回路部
６２，６３回路部品
７樹脂（熱伝導性材料）
７６接着剤

Claims

光源と、該光源に電力を供給する電源回路部と、該電源回路部を内部に収容し、前記電源回路部が発する熱を放散する放熱部と、外部電源に接続される接続部と、該接続部と一体的に成形されており、前記放熱部及び接続部間を電気的に絶縁する絶縁体とを備える照明装置において、
前記電源回路部は、基板と該基板の両面に実装された複数の回路部品を有し、
前記絶縁体は、熱伝導体であり、前記基板の他面と比較して発熱量が多い回路部品が実装された一面の側が前記放熱部に連結される連結部の内面の側になるように前記基板を保持する保持部を有することを特徴とする照明装置。
前記接続部及び絶縁体間には、高熱伝導性の接着剤が充填してあることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記電源回路部及び絶縁体間には、熱伝導性材料が充填してあることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
前記絶縁体は、前記連結部に連設され、前記接続部を保持する口金保持部を備え、
前記熱伝導性材料は、前記連結部から前記口金保持部に亘って充填してあることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
前記絶縁体は、ポリアミド及び／又は液晶ポリマーを含んでなることを特徴とする請求項１から４の何れか一つに記載の照明装置。
前記光源は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項１から５の何れか一つに記載の照明装置。