JP5835560B2 - 照明装置 - Google Patents

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、天井面等に直接的に取付けられる、いわゆる直付タイプの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。また、同様に、基板の前面側を覆う透光性のカバー部材が装置本体に取付けられるようになっている。したがって、これら基板及びカバー部材は、装置本体に各々別個に取付けられる。

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

総合効率１００ｌｍ／Ｗ以上の「ＬＥＤベースライト」新発売｜ニュースリリース２０１０年｜パナソニック電工株式会社｜panasonic［平成２３年８月１８日検索］インターネット（http://panasonic-denko.co.jp/corp/news/1007/1007-5.htm）

しかしながら、上記のような照明装置においては、ＬＥＤが実装された基板及びカバー部材が装置本体に各々別個に取付けられるため、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、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、基板と、この基板に実装された発光素子とを有する光源部と、この光源部を保持するとともに、光源部の前面側を覆い、背面側を開放する開放部を備え、かつ外面に断面略コ字状であって、内側に開放する係止部が形成された絶縁性を有する透光性のカバー部材とを備えている。
また、カバー部材における前記断面略コ字状の係止部の外面を係止するストッパ部材を備え、端縁部が前記係止部の内側に挿入された状態で、かつ前記断面略コ字状の係止部の外面が前記ストッパ部材に係止された状態で、前記カバー部材が取付けられているとともに、前記光源部の背面側が前記カバー部材の開放部を介して熱的に結合される熱伝導性を有する放熱部材を具備している。

本発明の実施形態によれば、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、説明上、一方のカバー部材を透明化して示す平面図である。 同照明装置を分解して示す斜視図である。 図２中、Ｙ−Ｙ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。 同照明装置において、一方側の側板及びパッキンを取外して示す側面図である。 同照明装置における光源部とカバー部材の保持溝との位置関係を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は光源部においてレジスト層を省略して主として配線パターン層を示す平面図である。 同照明装置におけるパッキンをカバー部材及び側板との関係で示す斜視図である。

以下、本発明に係る照明装置の実施形態について図１乃至図８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４において、照明装置として天井面へ設置される天井直付けタイプのベースライトが示されており、この照明装置は、横長の略長方形状に形成されている。

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を覆う乳白色であって透光性のカバー部材３と、光源部２を点灯制御する点灯装置４と、前記装置本体１の中央部に配設されたセンターカバー５と、側板６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、背面側を天井面への取付面としている。

図３及び図４に代表して示すように、装置本体１は、横長で略長方形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を折曲して形成されている。この装置本体１は、放熱部材としての機能を有していて、中央部には、長手方向に沿って平坦な天板面１１が形成されており、両側には、長手方向に沿って前面側へ突出する樋状の折曲した配設部１２が形成されている。配設部１２は、長手方向に沿って細幅の平坦面を有しており、光源部２が配設されるようになっている。

また、装置本体１の天板面１１の両端側には、一対の取付穴１１ａが形成されている。この取付穴１１ａには、天井の構造体に設けられた一対の取付ボルトが背面側から貫通し、装置本体１が天井面に設置されるようになっている。

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、熱伝導性を有し放熱部材としての機能を有していれば、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２乃至図４、図７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２においては、説明上、一方（図示上、上側）のカバー部材３を透明化して示しており、図７（ｂ）においては、主として基板２１の配線パターン層２１ａを示している。

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２１ａが施されている（図７（ｂ）参照）。また、配線パターン層２１ａの上には、適宜レジスト層２１ｂが施されるようになっている。この基板２１は、装置本体１の前面側に後述するカバー部材３を介して複数枚、具体的には、３枚の基板２１が長手方向に直線状に並べられて配設されている。したがって、基板２１の裏面側は、装置本体１における配設部１２の平坦面に面接触して熱的に結合されるようになっている。

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。

配線パターン層２１ａは、詳しくは、図７（ｂ）に示すように、例えば、略四角形状に形成されて各発光素子２２に対応したブロック状のパターンが基板２１の長手方向に沿って連続するように並べられて形成されている。全体としては細長の長方形状に形成されていて、これが２列にわたって設けられている。

この配線パターン層２１ａは、各発光素子２２を電気的に接続する導電層であり、また、各発光素子２２から発生する熱を拡散し放熱する放熱層としての機能を併せ持っている。

また、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２１ｂ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２１ｂ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２１ａ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２１ａ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。

さらに、本実施形態では、配線パターン層２１ａは、放熱層として機能するものであるが、配線パターン層２１ａと放熱層とは、別個に形成するようにしてもよい。この場合、放熱層上に発光素子２２が接着されて配置されるが、放熱層は電気的には接続されず、発光素子２２の実装パッドとして主として放熱作用を促進する役目を担うこととなる。

カバー部材３は、図３乃至図５に代表して示すように、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乳白色で透光性を有して押出成形によって作られている。カバー部材３は、長尺のケース状に形成されていて、断面形状が左右対称であり、装置本体１の両側に形成された配設部１２に配設されるようになっている。また、このカバー部材３には、前記光源部２が保持される。

より詳しくは、カバー部材３は、前面側が光源部２を長手方向に沿って覆うようになっており、背面側が長手方向に沿って長方形状に開放されて開放部３１として構成されている。また、長手方向の両端部は開口３２して形成されている。

さらに、開放部３１の長手方向に沿う縁部には、互いに対向して開放する一対の保持溝３３が全長に亘って形成されている。この保持溝３３は、長手方向に沿う前面側支持部３３ａ及び背面側支持部３３ｂによって形成されている。
また、保持溝３３の外側方向には、断面略コ字状であって内側に開放する一対の係止部３４が長手方向の全長に亘って形成されている。

このようなカバー部材３には、光源部２が保持溝３３に保持されて配設される。具体的には、図３に示すように、基板２１をカバー部材３における開口３２の一方側から、保持溝４４にスライドさせて挿入する。これにより光源部２は、カバー部材３に保持される。このように、カバー部材３に光源部２が保持され、カバー部材３と光源部２とは、一体化される。

また、図８に示すように、カバー部材３における両端部の開口３２には、この開口３２を閉塞するパッキン３５が取付けられるようになっている。このパッキン３５は、シリコーンゴム製であり、透光性を有している。このため、光源部２から入射する光をパッキン３５を介して外部に照射することが可能となる。さらに、パッキン３５は、後述する側板６に組み合わされてその位置が規制されるようになっている。

次に、主として図３及び図５を参照して光源部２が保持されたカバー部材３の装置本体１への取付状態について説明する。カバー部材３を装置本体１に取付ける際には、まず、断面略コ字状の一対の係止部３４のうち、外側の係止部３４のコ字状の内面側に、装置本体１の長手方向に沿う端縁部１３を挿入して配設する。次いで、内側の係止部３４の外面側をストッパ部材３６によって係止する。

ストッパ部材３６は、鍵状に屈曲形成されたストッパ金具であり、係止片部３６ａとこの係止片部３６ａと一体的に形成された固定片部３６ｂとから構成されている。また、固定片部３６ｂには、ねじ貫通孔が形成されている。このストッパ部材３６の係止片部３６ａがカバー部材３における係止部３４の外面側に係止され、固定片部３６ｂがそのねじ貫通孔を貫通して装置本体１にねじ込まれる取付ねじ３６ｃによって固定される。

ストッパ部材３６は、カバー部材３の長手方向に沿って複数個、具体的には、３個設けられるようになっており（図３参照）、このストッパ部材３６と外側の係止部３４の内面側に挿入される装置本体１の端縁部１３とによって、カバー部材３の前背方向（図示上、上下方向）の動きが規制されるようになっている。

また、カバー部材３の取付状態においては、光源部２の背面側、すなわち、基板２１の背面側がカバー部材３の開放部３１を介して装置本体１の平坦な配設部１２に面接触して熱的に結合される。換言すれば、カバー部材３は、開放部３１を有しているので、前面側へ突出する配設部１２がこの開放部３１に臨むように配設されるため、配設部１２と基板２１との熱的結合が可能となる。また、この熱的結合は、カバー部材３の装置本体１への取付けと同時に行われるようになる。

加えて、装置本体１における前面側へ突出する配設部１２は、その側壁が保持溝３３を形成する背面側支持部３３ｂの背面側へ延出する延出壁３３ｃを嵌合支持するようになっている。このため、カバー部材３は、装置本体１の配設部１２によって左右方向の動きが規制されるようになっている。

図３及び図６に示すように、点灯装置４は、装置本体１における天板部１１の前面側に取付けられている。点灯装置４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４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４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。
また、天板部１１の前面側には、端子台７が取付けられている。この端子台７には、電源線や送り線、調光信号線等の配線部材が接続されるようになっている。

図１乃至図６に示すようにセンターカバー５は、装置本体１の前面側の中央部に配設されている。センターカバー５は、溶融亜鉛めっき鋼板等の金属製の板材から形成されていて、側面形状がＶ字状をなしている。また、少なくとも表面側には、白色の塗装が施されている。

このセンターカバー５の拡開する長手方向に沿う端縁５１（図３参照）には、複数の取付舌片５２が形成されている。一方、この取付舌片５２と対向する装置本体１側には、切込みによって前面側へ若干膨出変形させて形成した挿入孔１４が形成されている。

センターカバー５は、Ｖ字状の頂部を中心として、拡開する端縁を幅方向に弾性変形させて、拡開する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、センターカバー５を装置本体１に取付ける場合には、センターカバー５を拡開する幅寸法を縮小させるように弾性変形し、取付舌片５２を挿入孔１４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５２が挿入孔１４に挿入され、センターカバー５は装置本体１に取付けられる。

センターカバー５が取付けられた状態においては、ストッパ部材３６における固定片部３６ｂにセンターカバー５の端縁５１が当接されるようになる。したがって、例えば、経時的な振動等によってストッパ部材３６の取付ねじ３６ｃに緩みが生じても、ストッパ部材３６の外れや過度な動きを抑制できる。これにより、装置本体１と基板２１との熱的結合の確実化が期待できる。
加えて、点灯装置４や端子台７、配線部材等は、センターカバー５に覆われ外部からは視認できないようになり、外観性が向上できるようになる。
側板６は、合成樹脂材料から形成され、装置本体１の長手方向の両端部を閉塞するように取付けられている。

以上のように構成された照明装置は、カバー部材３に光源部２が保持され、このカバー部材３を放熱部材である装置本体１に取付けることにより、光源部２の背面側、具体的には、基板２１の背面側が装置本体１の配設部１２に面接触して熱的に結合される。したがって、組立作業性が良好であるとともに、基板２１の放熱性を向上でき、発光素子２２の温度上昇を抑制することが可能となる。さらに、装置本体１の長手方向に沿う端縁部１３は、係止部３４のコ字状の内面側に挿入され、係止部３４によって覆われるようになるので、端縁部１３に特別な加工を施すことなく、端縁部１３の鋭利性に起因する危険性を回避することができ、組立作業性の安全性を確保することができる。

また、図６に示すように、光源部２が保持されたカバー部材３及び点灯装置４は、装置本体１の前面側に、前背方向（図示上、上下方向）に重ならないように横方向に略同一面に配設されており、また、無駄な内部空間を形成しないように構成されているので照明装置の薄型化の実現が可能となる。

照明装置の設置状態において、点灯装置４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３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。

また、図５に示すようにカバー部材３の係止部３４は、装置本体１の端縁部１３より外方に延出されるようになっているので、この延出された部位より、発光素子２２から横方向に出射される光の一部が外部に放射されるようになる。さらに、発光素子２２から長手方向両端部の横方向に出射される光の一部は、透光性のパッキン３５から外部に放射されるようになる。これら外部に放射される光は、天井面Ｃを照射するようになるため、照明の明るさ感を増すことができる。

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、配線パターン層２１ａに伝わり、主として基板２１の背面側から装置本体１の配設部１２に伝導され、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。

この場合、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、カバー部材３における光源部２を保持する手段、すなわち、カバー部材３における保持溝３３を形成する前面側支持部３３ａは、放熱層としての配線パターン層２１ａが形成された領域外に対応して位置されるようになっている。したがって、配線パターン層２１ａに伝導された熱が前面側支持部３３ａに影響するのが緩和され、カバー部材３の熱的変形を抑制することが可能となる。

以上のように本実施形態によれば、光源部２が保持されたカバー部材３を取付けると同時に、光源部２が装置本体１（放熱部材）と熱的に結合されるので、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。

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（放熱部材）、２・・・光源部、
３・・・カバー部材、４・・・点灯装置、
５・・・センターカバー、６・・・側板、
２１・・・基板、２１ａ・・配線パターン層（放熱層）、
２１ｂ・・・レジスト層、２２・・・発光素子（ＬＥＤ）、
２３・・・蛍光体層、３１・・・開放部、
３３ａ・・・前面側支持部（光源部を保持する手段）

Claims (3)

1. 基板と、この基板に実装された発光素子とを有する光源部と；
   この光源部を保持するとともに、光源部の前面側を覆い、背面側を開放する開放部を備え、かつ外面に断面略コ字状であって、内側に開放する係止部が形成された絶縁性を有する透光性のカバー部材と；
   このカバー部材における前記断面略コ字状の係止部の外面を係止するストッパ部材を備え、端縁部が前記係止部の内側に挿入された状態で、かつ前記断面略コ字状の係止部の外面が前記ストッパ部材に係止された状態で、前記カバー部材が取付けられているとともに、前記光源部の背面側が前記カバー部材の開放部を介して熱的に結合される熱伝導性を有する放熱部材と；
   を具備することを特徴とする照明装置。
2. 前記基板には、放熱層が形成されており、前記カバー部材における光源部を保持する手段は、放熱層が形成された領域外に対応して位置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。
3. 前記放熱部材は、前面側へ突出する配設部を有し、前記カバー部材は、前面側支持部及びこの前面側支持部に対向する背面側支持部により形成された一対の保持溝と、前記背面側支持部から背面側へ延出する一対の延出壁とを有し、
   前記基板が前記一対の保持溝に挿入された状態で、前記光源部が前記カバー部材に保持されるとともに前記基板が前記配設部に熱的に結合され、かつ前記一対の延出壁が前記配設部に嵌合支持されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。

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