JP5393431B2 - Led照明装置 - Google Patents
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Description
さて、既存の家庭用白熱電球や蛍光灯並みの明るさを確保するには、複数のLEDを搭載する必要があるため、これらのLEDから生じる熱への対策(放熱対策)が、LED照明装置の開発における重要な課題の一つとなっている。
それと同時に、量産化に向けて、効率的に加工・組立てのできるLED照明装置の開発が望まれている。
しかし、それらの特許文献に開示された従来のLED照明装置は、いまだ量産化に適する構成といえず、しかも放熱対策の点でも満足できるものではなかった。
熱伝導性のある板状の放熱フィンを任意の隙間をあけて軸方向に積層配置した構成を含む放熱ユニットと、
表面に基板の裏面が面接触する平坦面を有し、裏面には一方の端部に位置する放熱フィンの表面が面接触する平坦面を有した熱伝導性のある基板受体と、
電源供給用の屋内配線と電気的に接続される端子部が設けられた電源接続部ユニットと、を備え、
基板と基板受体とを第1の締結部材で締結し、
基板受体と放熱ユニットとを第2の締結部材を締結し、
放熱ユニットと電源接続部ユニットとを第3の締結部材で締結する構成としたことを特徴とする。
しかも、上述した基板と放熱ユニット、基板と基板受体、放熱ユニットと電源接続部ユニットの各部品やユニットの相互間を締結部材によって隙間なく強固に締結できるため、それら各部品やユニットの相互間が密接して、LEDで発生した熱を効率的に放熱ユニットへ導き放熱させることが可能となる。
当該光発散部材は、基板の表面に搭載したLEDに対向して当該LEDが発した光を発散するための透過部、および基板の表面の押圧する当接部を含み、
光発散部材は、第1の締結部材により基板に締結されるとともに、当該締結力をもって当接部が基板の表面を押圧する構成とすることもできる。
光拡散体固定基台は、第1の締結部材により光発散部材に締結され、
光拡散体は、光拡散体固定基台に係合する係止爪を有し、当該係止爪を介して光拡散体固定基台の表面側に装着される構成とすることもできる。
(1)基板受体の周縁には軸方向に延出するフード装着部が形成してあり、このフード装着部に基板の表面側を覆うフードが装着される。
(2)基板には、LEDを点灯させるための点灯回路部品が搭載されており、
電源接続部ユニットは、第3の締結部材で放熱ユニットに締結される絶縁性を有する口金座と、この口金座に螺合した導電性金属からなる口金とを備え、
口金は、屋内照明用として規格化された電球ソケットに適合する形状寸法に形成されており、且つ導体を介して点灯回路部品と電気的に接続される。
(3)透過部にはレンズが形成してあり、当該レンズを基板の表面に搭載したLEDに対向して設ける。
(4)基板には、LEDを点灯させるための点灯回路部品が搭載されており、
電源接続部ユニットは、第3の締結部材で放熱ユニットに締結される絶縁性を有する端子台と、この端子台に設けられた端子とを備え、
端子が、導体を介して点灯回路部品と電気的に接続される。
(5)放熱ユニットは、放熱フィンが円環状に形成され、
且つ放熱フィンと内径がほぼ同じで外径が当該放熱フィンよりも小さい円環状に形成され、各放熱フィンの間に設けられる熱伝導性を有したスペーサ部材を備えている。
(6)放熱ユニットは、放熱フィンが、平坦な円環状に形成された第1の放熱フィンと、内周縁部を軸方向に押し出して凹部が形成された第2の放熱フィンとを含み、且つ第2の放熱フィンの凹んだ内周縁部に配置される円環状の熱伝導板を更に備える。
(7)放熱フィンの周面は、周方向に沿って複数の空気流動領域に区分けされており、各空気流動領域は、周方向の一端縁を凹ませるとともに他端縁を***させ、これら両端縁間の周面を中心軸に対して傾斜させてある。
(8)放熱ユニットは、内周面の一部をレーザー溶接して構成する。
(9)放熱ユニットは、内周面をレーザー溶接した後、基板受体とを組み合わせた状態で、基板受体裏面と放熱ユニットの内周面との接触円周部をレーザー溶接して構成する。
(10)放熱ユニットと基板受体とを組み合わせた状態で、全体を真空蒸着メッキする。
〔第1実施形態〕
図1乃至図8は本発明の第1実施形態に係るLED照明装置を説明するための図である。
図1及び図2に示すように、本実施形態に係るLED照明装置は、基板10、基板受体20、放熱ユニット30、電源接続部ユニット40、光発散部材50、光拡散体60、光拡散体固定基台61、フード70、および第1乃至第3の締結部材の各構成部品を含む構成となっている。
基板10の裏面は平坦面に形成してあり、後述するように基板受体20の表面と面接触する。
なお、基板受体20の裏面(図3(b−2)の下面)も平坦面に形成してある。
なお、放熱ユニット30の構成については、図5乃至図8を参照して、更に詳細に後述する。
口金座41は、絶縁性の樹脂材で形成してあり、一端部が放熱ユニット30の他端部に嵌め合わされる嵌合部41aを形成しており、他端部は口金42を螺合して装着するための口金装着部41bとなっている。この口金座41は、図1及び図2(b)に示すように、第3の締結部材を構成する第3ネジ131とスプリングワッシャ及び座金132により、放熱ユニット30に締結される。具体的には、放熱ユニット30の他端部に装着されている締結板124に締結孔(ネジ孔)124aが形成してあり。口金座41の他端部から挿通した第3ネジ131をこの締結孔124aに螺合することで、口金座41が締結板124に締結される。
基板10から延びる導線13は、この口金42に半田付けされる。
また、平板部51の3箇所から裏面側に向かって段付き円筒部54が形成してある。この段付き円筒部54には、既述した第1スプリングワッシャ付ネジ111が挿通されるとともに、表面側の凹部には後述する光拡散体固定基台61の脚部63が配置される。
これら段付き円筒部54と周壁52の各端面が、第1スプリングワッシャ付ネジ111の締結力をもって基板10の表面を押圧する当接部を構成している。これら当接部から受ける押圧力により基板10が基板受体20に密接する。
この光拡散体固定基台61は、光拡散部材50の平板部51の表面側で、透過部53の内側中心寄りに配置される。ここで、脚部63は、既述したとおり光拡散部材50の段付き円筒部54に形成された表面側の凹部に配置される。
第1スプリングワッシャ付ネジ111は、光拡散体固定基台61のテーブル面62から脚部63の中空部内へ挿通され、光発散部材50の段付き円筒部54、基板10、基板受体20を透して、先端部が第1ナットに螺合されて、これら光拡散体固定基台61、光発散部材50、基板10及び基板受体20を一体に締結する。
この光拡散体60は、円周状に配置されたLED12とその対向位置にある透過部53の内側(中央寄り)に配置され、透過部53を透過して内側へ発散してきたLED12の光を外方へ乱反射させる。このように、光拡散体60を内側に設けることで、光を効率的に放散して明るさの向上を図ることができる。また、この透過部53の表面にはレンズ部を設けることもできる。
まず、図3(a−1)(a−2)に示すように、放熱ユニット30の各部品を重ね合わせ、その一端面に基板受体20を配置するとともに、他端面に締結板124を配置した状態で、第2ネジ121、第2ナット122とスプリングワッシャ及び座金123をもって、これら放熱ユニット30の各部品と基板受体20とを締結する。
次いで、図3(b−1)(b−2)に示すように、基板受体20の表面(上面)に基板10を配置し、さらに同図(c−1)(c−2)に示すように、基板10を覆うように光発散部材50を配置する。そして、図4(d−1)(d−2)に示すように、光発散部材50の平板部51に光拡散体固定基台61を配置して、第1スプリングワッシャ付ネジ111と第1ナット112をもって、これら光拡散体固定基台61、光発散部材50とともに、基板10及び基板受体20を一体に締結する。
その後、図4(e−1)(e−2)に示すように、第3ネジ131とスプリングワッシャ及び座金132をもって放熱ユニット30の他端部に口金座41を締結する。また、光拡散体固定基台61の表面に光拡散体60を装着する。口金座41には、図2(b)に示したように、口金40を螺合する。またこのとき、口金40に導線13を半田付けする。
最後に、基板受体20に対してフード70を装着して、LED照明装置の組立が完成する(図2(b)参照)。なお、基板10への点灯回路部品11、LED12、導線13等の装着は、上述した組立工程とは別の工程であらかじめ行われる。
本実施形態のLED照明装置に組み込まれる放熱ユニット30は、図5(a)(b)又は図8(a)に示すように、複数の部品を組合せて構成される。
まず、図5(a)に示す放熱ユニット30は、複数枚の放熱フィン31とスペーサ部材32を部品として備えている。放熱フィン31は、図6(b−1)(b−2)に示すように、アルミ合金板を打抜き加工して平坦な円環状に成形されている。スペーサ部材32も、図6(a−1)(a−2)に示すように、アルミ合金板を打抜き加工して平坦な円環状に成形されている。このスペーサ部材32は、放熱フィン31と内径がほぼ同じで、外径が放熱フィン31よりも小さい寸法となっている。
これら複数枚の放熱フィン31とスペーサ部材32とを交互に重ね合わせることで、図7(a)に示すように、各放熱フィン31の間に放熱空間を有する放熱ユニット30が構成される。
かかる構成をした放熱ユニットは、放熱フィン31及びスペーサ部材32の各部品を、アルミ合金板の打抜加工によって容易に製作できるという利点がある。
これらの各部品は、図5(b)に示すように、2枚の第2の放熱フィン34をそれぞれ凹部34aが対向するように配置し、各第2の放熱フィン34の凹部34aにそれぞれ熱伝導板35を配置する。これら第2の放熱フィン33と熱伝導板35からなる部品の組合せの間に、第1の放熱フィン33を挟むようにしてそれら各部品を重ね合わせる。これにより、図7(b)に示すような放熱ユニット30が構成される。
放熱フィン36は、図8(c−1)(c−2)に示すように、アルミ合金板を打抜き加工して円環状に成形されている。熱伝導板37も、図8(b−1)(b−2)に示すように、アルミ合金板を打抜き加工して平坦な円環状に成形されている。この熱伝導板37は、放熱フィン36と内径がほぼ同じで、外径が放熱フィン31よりも小さい寸法となっている。
さらに、放熱フィン36の周面は、周方向に沿って複数の空気流動領域36aに区分けされており、各空気流動領域は、周方向の一端縁を凹ませるとともに他端縁を***させ、これら両端縁間の周面を中心軸に対して傾斜させてある。このように放熱フィン36の周面に、傾斜面からなる空気流動領域36aを形成することで、各放熱フィン36の間に存在する放熱空間内で熱を吸収した空気の流動性を促進し、放熱効率を向上させることができる。
図9乃至図12は本発明の第2実施形態に係るLED照明装置を説明するための図である。なお、先に示した第2実施形態に係るLED照明装置と同一部分又は相当する部分には同一符号を付し、その部分の詳細な説明は省略する。
本実施形態のLED照明装置は、ダウンライトとしての使用に適した構成となっている。すなわち、図9及び図10に示すように、アルミダイカスト製の基板受体200が、軸方向に長く延出した周壁201を有している。この周壁の内周面は、光を反射する鏡面に仕上げられている。さらに、この周壁201の外周面には、放熱効果を高める多数の突条202が形成してあり、かつ当該外周面の3箇所に、ばね性を有する保持片210が締結してある。この保持片210のばね力をもって家屋の天井に穿設した取付孔にLED照明装置が施設される。その施設構造は周知のダウンライトと同じであるため、詳細な説明は省略する。
端子台230に内蔵された図示しない端子には、導線13が半田付けされる。
まず、図11(a−1)(a−2)に示すように、放熱ユニット30の各部品を重ね合わせ、その一端面に基板受体200を配置するとともに、他端面に締結板124と固定板242を配置した状態で、第2ネジ121、第2ナット122とスプリングワッシャ及び座金123をもって、これら放熱ユニット30の各部品と基板受体200とを締結する。
次いで、図11(b−1)(b−2)に示すように、基板受体200の表面(上面)に基板10を配置し、さらに図12(c−1)(c−2)に示すように、基板10を覆うように光発散部材50を配置するとともに、光発散部材50の平板部51に光拡散体固定基台61を配置して、第1スプリングワッシャ付ネジ111と第1ナット112をもって、これら光拡散体固定基台61、光発散部材50、基板10及び基板受体200を一体に締結する。
さらに、図12(d−1)(d−2)に示すように、光拡散体固定基台61の表面に光拡散体60を装着し、かつ基板受体200の開口面にフード220を装着する。
また、放熱ユニット30の他端部に固定した固定板242に、第3ネジ243をもって取付枠241を装着し、この取付枠241に端子台230をカシメ固定する(図10参照)。このような手順をもってLED照明装置が組み立てられる。
例えば、各実施形態における放熱ユニット30は、複数枚の放熱フィンと熱伝導板組み合わせて治具で仮固定し、予め一部をレーザー溶接して一体化し剛性を高めるとともに、各部品間の熱伝導性をさらに向上させることもできる。さらに、放熱ユニット30の内周面をレーザー溶接した後、基板受体20又は200と組み合わせた状態で、基板受体20又は200の裏面と放熱ユニット30の内周面とが接触する円周部分をレーザー溶接して、基板受体20又は200と放熱ユニット30との間の熱伝導性をさらに向上させることもできる。
また、放熱ユニット30と基板受体20又は200とを組み合わせた状態で、全体を真空蒸着メッキして、これら基板受体20又は200と放熱ユニット30との間の熱伝導性をさらに向上させることもできる。
20:基板受体、
30:放熱ユニット、31:放熱フィン、32:スペーサ部材、33:第1の放熱フィン、34:第2の放熱フィン、34a:凹部、35:熱伝導板、36:放熱フィン、36a:空気流動領域、37:熱伝導板、
40:電源接続部ユニット、41:口金座、41a:嵌合部、41b:口金装着部、42:口金、
50:光発散部材、51:平板部、52:周壁、53:透過部、54:段付き円筒部、
60:光拡散体、60a:係合片、61:光拡散体固定基台、62:テーブル面、63:脚部、64:係止爪、
70:フード、
111:第1スプリングワッシャ付ネジ、112:第1ナット、121:第2ネジ、122:第2ナット、123:スプリングワッシャ及び座金、124:締結板、124a:締結孔、131:第3ネジ、132:スプリングワッシャ及び座金、
200:基板受体、201:周壁、202:突条、210:保持片、220:フード、221:枠体、222:ネジ、230:端子台、241:取付枠、242:固定板、243:第3ネジ
Claims (13)
- LEDを表面に搭載した熱伝導性のある板状の基板と、
熱伝導性のある板状の放熱フィンを任意の隙間をあけて軸方向に積層配置した構成を含む放熱ユニットと、
表面に前記基板の裏面が面接触する平坦面を有し、裏面には一方の端部に位置する前記放熱フィンの表面が面接触する平坦面を有した熱伝導性のある基板受体と、
電源供給用の屋内配線と電気的に接続される端子部が設けられた電源接続部ユニットと、を備え、
前記基板と前記基板受体とを第1の締結部材で締結し、
前記基板受体と前記放熱ユニットとを第2の締結部材を締結し、
前記放熱ユニットと前記電源接続部ユニットとを第3の締結部材で締結する構成としたことを特徴とするLED照明装置。 - 前記基板の表面と対向する位置に配置される光発散部材を備え、
当該光発散部材は、前記基板の表面に搭載したLEDに対向して当該LEDが発した光を発散するための透過部、および前記基板の表面の押圧する当接部を含み、
前記光発散部材は、前記第1の締結部材により前記基板に締結されるとともに、当該締結力をもって前記当接部が前記基板の表面を押圧する構成であることを特徴とする請求項1のLED照明装置。 - 前記透過部にはレンズが形成してあり、当該レンズを前記基板の表面に搭載したLEDに対向して設けたことを特徴とする請求項2のLED照明装置。
- 前記光発散部材の表面側に前記透過部を避けて配置される光拡散体固定基台と、前記透過部を透過してきた光を拡散させる光拡散体とを備え、
前記光拡散体固定基台は、前記第1の締結部材により前記光発散部材に締結され、
前記光拡散体は、前記光拡散体固定基台に係合する係止爪を有し、当該係止爪を介して前記光拡散体固定基台の表面側に装着される構成であることを特徴とする請求項2又は3のLED照明装置。 - 前記基板受体の周縁には軸方向に延出するフード装着部が形成してあり、このフード装着部に前記基板の表面側を覆うフードが装着されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のLED照明装置。
- 前記基板には、前記LEDを点灯させるための点灯回路部品が搭載されており、
前記電源接続部ユニットは、前記第3の締結部材で前記放熱ユニットに締結される絶縁性を有する口金座と、この口金座に螺合した導電性金属からなる口金とを備え、
前記口金は、屋内照明用として規格化された電球ソケットに適合する形状寸法に形成されており、且つ導体を介して前記点灯回路部品と電気的に接続されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のLED照明装置。 - 前記基板には、前記LEDを点灯させるための点灯回路部品が搭載されており、
前記電源接続部ユニットは、前記第3の締結部材で前記放熱ユニットに締結される絶縁性を有する端子台と、この端子台に設けられた端子とを備え、
前記端子が、導体を介して前記点灯回路部品と電気的に接続されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のLED照明装置。 - 前記放熱ユニットは、前記放熱フィンが円環状に形成され、
且つ前記放熱フィンと内径がほぼ同じで外径が当該放熱フィンよりも小さい円環状に形成され、前記各放熱フィンの間に設けられる熱伝導性を有したスペーサ部材を備えていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載のLED照明装置。 - 前記放熱ユニットは、前記放熱フィンが、平坦な円環状に形成された第1の放熱フィンと、内周縁部を軸方向に押し出して凹部が形成された第2の放熱フィンとを含み、且つ前記第2の放熱フィンの凹んだ内周縁部に配置される円環状の熱伝導板を更に備えることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載のLED照明装置。
- 前記放熱フィンの周面は、周方向に沿って複数の空気流動領域に区分けされており、各空気流動領域は、周方向の一端縁を凹ませるとともに他端縁を***させ、これら両端縁間の周面を中心軸に対して傾斜させてあることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載のLED照明装置。
- 前記放熱ユニットは、内周面の一部をレーザー溶接したことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載のLED照明装置。
- 前記放熱ユニットは、内周面をレーザー溶接した後、基板受体とを組み合わせた状態で、基板受体裏面と放熱ユニットの内周面との接触円周部をレーザー溶接したことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載のLED照明装置。
- 前記放熱ユニットと基板受体とを組み合わせた状態で、全体を真空蒸着メッキしたことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載のLED照明装置。
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