JP6043676B2 - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ照明装置に関する。

近年、従来の蛍光ランプに替えて、光源としてＬＥＤを用いた照明装置が種々開発され、例えば、家庭で用いられる吊り下げ形照明器具（ペンダントライト形照明器具）にまで拡大してきている。

特許文献１には、ねじ等の固定部品によりＬＥＤを載置した基板を灯具本体に固定したＬＥＤ照明装置が記載されている。

特開２００９−２３１０２８号公報

特許文献１に記載のＬＥＤ照明装置では、ねじ等の固定部品によりＬＥＤを載置した基板を灯具本体に固定しているため、製造に要する工数が増す懸念がある。

本発明は、ＬＥＤを載置した基板を固定する際の製造工数を低減して、より安価にＬＥＤ照明装置を提供することを目的とするものである。

ＬＥＤと、該ＬＥＤを載置する配線基板と、該配線基板を載置する配線基板載置部を備えた放熱板と、前記放熱板を固定するバックボーンと、前記バックボーンに絶縁板を介して取り付けられ前記ＬＥＤを制御する電源基板と、前記バックボーンの背面から側面を覆うように前記バックボーンに取り付けられるカバーセード上と、前記カバーセード上に取り付けられ前記ＬＥＤの前面を覆うカバーセード下と、を有するＬＥＤ照明装置において、前記配線基板は、略ドーナツ形状の平板の部品であり、前記ＬＥＤを外周縁部まで載置する円形部と、該円形部の外周に設けられた配線基板凸部と、からなり、前記配線基板の周方向の回転により前記配線基板凸部を係止する基板押さえを前記配線基板載置部の外周側に設けた。

ＬＥＤを載置した基板を固定する際の製造工数を低減し、より安価にＬＥＤ照明装置を提供することができる。

本実施形態に係るＬＥＤ照明装置の全体斜視図である。 図１からセードを外した器具本体の全体斜視図である。 図２の分解斜視図である。 ＬＥＤ基板の取付工程１の斜視図である。 ＬＥＤ基板の取付工程２の斜視図である。 ＬＥＤ基板の取付工程３の斜視図である。 ＬＥＤ基板の取付工程４の斜視図である。 ＬＥＤ基板の取付工程５の斜視図である。 図４（ｅ）の基板押さえ近傍拡大図である。

以下、本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明装置１（ＬＥＤペンダントライト）について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、ＬＥＤ照明装置１を天井に取り付けたときのようにした状態、すなわち紙面上側が家屋の天井側であり、紙面下側が家屋の床側と下状態を図示しながら説明する。

図１は、本実施形態に係るＬＥＤ照明装置１の全体斜視図、図２は図１からセード２６を外した器具本体２８の全体斜視図、図３は図２の分解斜視図、図４（ａ）〜（ｅ）はＬＥＤ基板３０の取り付け工程図、図５は図４（ｅ）の基板押さえ１５近傍拡大図である。

以下の説明において、特に断らない限り、ＬＥＤ照明装置１が天井面に取り付けられた状態を基準として、床側（ＬＥＤ１３の光放射方向）を“表面側”、天井側を“背面側”と呼ぶ。

図１に示すように、ＬＥＤ照明装置１は、ペンダントライト形のものであり、吊り具２９とセード２６とカバーセード上２０とカバーセード下１０とペンダント紐２３などを備えている。吊り具２９は器具本体２８に接続されている。セード２６は器具本体２８に固定してもよいし、固定せずにかぶせて係止するのみでもよい。吊り具２９を天井に取り付けることで、ＬＥＤ照明装置１を固定することが可能となる。

また、図２に示すように、ＬＥＤ照明装置１からセード２６を外した器具本体２８は、吊り具２９、バックボーン１９、カバーセード上２０、カバーセード下１０、ペンダント紐２３などからなる。器具本体２８は下から見て丸形となっている。

図３に示すように、器具本体２８は、吊り具２９、バックボーン１９、カバーセード上２０、絶縁板１８、電源基板１７、放熱板１６、基板押さえ１５、ＬＥＤ基板３０、遮光カバー１２、パッキン１１、カバーセード下１０、ペンダント紐２３などを備えている。なお、本実施形態では、器具本体２８が下から見て丸形のものを例に挙げて説明するが、角形のものにも同様に適用することができる。

カバーセード上２０とカバーセード下１０は、透光性（透明、半透明、または、乳白色を含む）を有する樹脂製（例えばポリプロピレンやアクリルやポリスチレンなど）の略円形かつ傘形状の部品である。

カバーセード上２０の背面側には、バックボーン１９の背面部が露出するための開口部１０ａが設けられており、カバーセード上２０の表面側の端部には、カバーセード下１０の背面側の端部に設けられた環状のカバーセード下凸部１０ｃと嵌合するための環状のカバーセード上凹部２０ａが設けられている。

カバーセード下１０の表面側には、カバーセード下１０の中央にペンダント紐２３が通るための開口部１０ａが設けられているとともに、開口部１０ａからＬＥＤ照明装置１の内部方向（光源基板方向、背面側方向）に突出する円筒部１０ｂと、を備えている。円筒部１０ｂにおける開口部１０ａとは反対側の端部には、平坦部（図示なし）が設けられている。カバーセード上２０と、カバーセード下１０は、ＬＥＤ１３から放射された光束を拡散させて、使用者がＬＥＤ照明装置１を直視した際のまぶしさを軽減したり、ＬＥＤ照明装置１が設置された空間の明るさを均一化する役割を果たす。

カバーセード下１０の端部には環状のカバーセード下凸部１０ｃが設けられている。また、前述の通り、カバーセード上２０の端部には環状のカバーセード上凹部２０ａが設けられている。カバーセード下凸部１０ｃとカバーセード上凹部２０ａとが嵌合することによりカバーセード下１０はカバーセード上２０に係止される。カバーセード下凸部１０ｃとカバーセード上凹部２０ａとが嵌合することによりカバーセード下１０が落下する恐れは抑制される。更に、前述の円筒部１０ｂの平坦部とＬＥＤ基板３０及び放熱板１６とをねじ止めすることでカバーセード下１０を固定することで、カバーセード下１０が落下する恐れが抑制される。さらに、平坦部１６ｂと電源基板１７とはパッキン１１を介してねじ止めしており、カバーセード下１０内部への虫などの侵入を抑制している。パッキン１１は、パッキン１１と円筒部１０ｂの平坦部、パッキン１１と電源基板１７、との間に隙間が生じにくいように、例えばＥＰＤＭのように弾性を有する材料であることが望ましい。

カバーセード下１０は、端部から中央部にかけて膨らんだ形状を有する樹脂製の部品である。そのため、カバーセード下１０の中央部に外側から力が加わるとカバーセード下１０が撓んで凹む恐れがある。本実施形態のように、カバーセード下１０と電源基板１７との間で中央に円筒部１０ｂを設けることで、カバーセード下１０の中央部近傍に外側から力が加わった場合に、カバーセード下１０の変形を抑制することができる。

カバーセード上２０とバックボーン１９とは、カバーセード上２０とバックボーン１９とを接続した状態で、カバーセード上２０の背面方向から器具本体２８をみた際に隙間が生じないように接続される。これは、器具本体２８内への虫などの侵入を防ぐためである。そのために、カバーセード上２０およびバックボーン１９の背面側には必要以上に穴を設けない構造とすることが望ましい。

本実施形態では、後述する放熱板１６を備えることによって、放熱空間の容積を大きくするとともに（放熱空間の空気の量を多くし）、放熱板１６と空気との接触面積を広くとることで、電源基板１７およびＬＥＤ基板３０の放熱効率の向上を図っている。その結果、ＬＥＤ１３の発光効率が高く、かつ、放熱板１６の絞り成形性が良好で生産性の優れたＬＥＤ照明装置１を実現することができる。

ＬＥＤ基板３０は、ドーナツ形状の配線基板１４と、この配線基板１４の一面側（ＬＥＤ１３の実装面側）に同心円状に複数列（本実施形態では７列）配置された複数のＬＥＤ１３と、を含んで構成されている。なお、ＬＥＤ１３は、いずれも白色系の光束を放射する同一種類の素子で構成されている。

配線基板１４は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の平板に絶縁層および銅箔パターンなどを形成したものや、熱伝導性の良好な樹脂（例えばポリイミド樹脂など）製の平板上に銅箔パターンおよびソルダーレジストなどを形成したものなどで構成されている。つまり、配線基板１４は、ＬＥＤ１３の端子（不図示）や、ＬＥＤ１３を配線基板１４に対して密着させる目的でＬＥＤ１３の背面側に設けられる放熱パッド（不図示）などを介した熱伝導を受けて、複数のＬＥＤ１３の発光により生じた熱を、速やかに伝熱および放熱するようになっている。

また、配線基板１４は、１枚で略ドーナツ形状となるように構成したものであるが、この限りでない。略半ドーナツ形状の２枚の基板を組み合わせて略ドーナツ形状となるように構成したものでも、３枚以上を組み合わせたものでも良い。ただし、分割する枚数を少なくすることにより、ＬＥＤ基板３０の組みつけが容易となるという効果を奏する。

また、配線基板１４は、円形部１４ａと、円形部１４ａの外周の４つの配線基板凸部１４ｂとからなる。該配線基板凸部１４ｂが後述する基板押さえ１５の係止部１５ｂに入ることで、配線基板１４は基板押さえ１５に係止される。さらに、配線基板１４の中央部にはＬＥＤ基板３０を放熱板１６にねじ固定する配線基板ねじ挿通孔１４ｃが複数個所に形成されている。本実施形態では４つの配線基板凸部１４ｂを設けているが、これは、一枚の板から配線基板１４をとる際に、凸部を３つにするよりも４つにする方が多くの配線基板１４をとることができるためである。

なお、配線基板１４には、その表面に、図示しない白色の反射シートを設けることもできる。この反射シートは、ＬＥＤ１３から放射された後、カバーセード下１０などの内面で反射して戻ってきた光を、表面側に向かって再反射させる機能を有し、各ＬＥＤ１３に対応する位置には小孔が形成されている。

また、配線基板１４は、放熱板１６の平坦部（載置面）１６ｂの直径寸法Ｄ２よりも長い直径寸法Ｄ１を有している。つまり、本実施形態におけるＬＥＤ基板３０は、放熱板１６の平坦部（載置面）１６ｂに載置されたときに、ＬＥＤ基板３０の外周縁部（最外周とその内周の２列分のＬＥＤ１３が配置されている基板領域）が、放熱板１６の平坦部１６ｂとは接しない構造となっている。

このように構成されたＬＥＤ基板３０は、ＬＥＤ１３の発光面（実装面）とは反対側の面が、縦断面がハット形状である放熱板１６の錐台部１６ａの平坦部１６ｂに密着状態を維持して取り付けられる。したがって、本実施形態によれば、ＬＥＤ基板３０および放熱板１６に関する伝熱および放熱に係る作用効果が相乗的に機能することによって、複数のＬＥＤ１３の発光により生じた熱を速やかに冷却することが可能になる。

また、本実施形態に係るＬＥＤ基板３０では、ＬＥＤ照明装置１の中央部付近まで面積を広げてＬＥＤ１３を配置する構成を採用している。このように構成すれば、ＬＥＤ照明装置１の中央部から周縁部に至るまで、その明るさをほぼ均一にすることができる。

ＬＥＤ基板３０の中央には、保安灯用ＬＥＤ２５が２つ設けられている。本実施形態では、保安灯用ＬＥＤ２５と円筒部１０ｂとの間を遮るように遮光カバー壁部１２ａを有する、ポリプロピレンなどの樹脂製の環状部品である遮光カバー１２を配設している。遮光カバー１２が有する遮光カバー壁部１２ａにより、保安灯用ＬＥＤ２５から出射された光を遮り、カバーセード下１０中央の円筒部１０ｂを通過する光をなくすことで、カバーセード下１０の表面に円筒部１０ｂの影が映りこまないようにしている。

基板押さえ１５は、樹脂製（例えばポリプロピレンやアクリルやポリスチレンなど）の略環形状の部品である。基板押さえ１５は、環状部１５ａと、係止部１５ｂと、からなる。基板押さえ１５の環状部１５ａの内径は、配線基板１４の円形部１４ａの外径よりも大きい。係止部１５ｂは、環状部１５ａからカバーセード下１０側（表面側）に突出した部分である。係止部１５ｂは、周方向に係止部開口１５ｂ１を有している。係止部開口１５ｂ１から配線基板凸部１４ｂが入り、係止部１５ｂに配線基板凸部１４ｂが係止されることで、配線基板１４が基板押さえ１５に係止される。本実施形態において、基板押さえ１５に係止部１５ｂは４箇所ある。これは、係止される配線基板凸部１４ｂが４箇所であるためである。

なお、本実施形態では、基板押さえ１５と放熱板１６とを別体としたが、この限りでない。配線基板凸部１４ｂが係止部１５ｂに係止される機能を有していればよく、一部品で成形しても構わない。本実施形態のように基板押さえ１５と放熱板１６とを別部品で成形した場合は、別材料で成形することができる。別材料で成形することができるため、ＬＥＤ基板３０と接触する面積が大きい放熱板１６には効果の高い材料（アルミなど）を選び、ＬＥＤ基板３０をきちんと係止する必要の有る基板押さえ１５には作り易い材料（ポリプロピレンなど）や剛性の高い材料（セラミックスなど）など、適切な材料を選ぶことができる。対して、一部品で成型した場合には、部品点数の低減効果や、基板押さえ１５を固定するための製造工数の低減という効果を奏する。

係止部開口１５ｂ１は、基板押さえ１５を放熱板１６に取り付けた際に、放熱板１６の平坦部１６ｂと同じ高さの位置から、配線基板１４の厚さ分と同程度の大きさの開口であることが望ましい。上記の大きさの開口部１０ａとすることで、ＬＥＤ基板３０を係止部１５ｂに取り付けた後のＬＥＤ基板３０が上下方向へ動く余地を少なくし、よりよく係止することができるという効果を奏する。加えて、ＬＥＤ基板３０の背面側と放熱板１６の表面側とが接触し放熱効果を高めるという効果を奏する。

なお、本実施形態では、基板押さえ１５は、環状部１５ａと係止部１５ｂとからなる部品としたが、この限りでない。配線基板凸部１４ｂが係止部１５ｂに係止される機能を有していれば良く、例えば係止部１５ｂのみからなる部品でもよい。

放熱板１６の背面側には、天井側に近い部品から、バックボーン１９、絶縁板１８、電源基板１７が設けられている。

バックボーン１９は、例えば金属板などを略円形状に加工成形した部品である。バックボーン１９の中央には、略円形状の孔である器具取付部１９ａが設けられている。器具取付部１９ａには、前記した取付アダプタが引掛け部（不図示）を介して係合固定される。取付アダプタは、天井側の屋内配線器具に係合固定される。これにより、バックボーン１９を含むＬＥＤ照明装置１は、取付アダプタ、器具取付部１９ａおよび屋内配線器具をそれぞれ介して、天井面の所定位置に固定されるようになっている。

器具取付部１９ａの近傍には、不図示の給電接続部が設けられている。給電接続部は、不図示の電線を介して、取付アダプタと電源基板１７との間を電気的に接続している。これにより、ＬＥＤ照明装置１は、屋内配線器具、取付アダプタ、給電接続部および電源基板１７をそれぞれ介して、給電を受けるようになっている。

絶縁板１８は、バックボーン１９と、放熱板１６との間に介在させて設けられている。バックボーン１９および放熱板１６は、いずれも金属製である。これに対し、絶縁板１８は、電気絶縁性および難燃性を有する例えばポリプロピレンなどの樹脂材料を用いて成形されている。

電源基板１７は、絶縁板１８の外縁に突設された基板係止部１８ａなどを介して保持されている。

ところで、放熱板１６はＬＥＤ基板３０を主に熱伝導によって冷却する機能を有している。

ＬＥＤ１３は発光に伴う発熱によってＬＥＤ１３それ自体や周囲の部品が劣化する。かかる劣化を抑制して長寿命・高信頼性を実現するには、適切な放熱を行うことが求められる。

また、電源基板１７およびＬＥＤ基板３０が発熱すると、放熱板１６によって囲まれた放熱空間の雰囲気温度は上昇する。このとき、放熱空間の容積が小さいと、本体内部に熱がこもりやすくなり、電子部品の劣化を早めたり、ＬＥＤ１３の発光効率が下がる要因となる。そこで、本実施例では、放熱板１６は、例えば亜鉛メッキ鋼板やアルミニウムなどの熱伝導性の良好な金属を素材として用いて、その縦断面がハット形状として内容積をできるだけ大きくするようにし、かつ、熱伝導性を良好に維持する観点から、絞り加工により、継ぎ目なく一体に成形している。

放熱板１６は、略円形状の錐台部１６ａと、この錐台部１６ａの外周側（径方向外側）に略ドーナツ形状（略環状）の外周固定部１６ｃと、を有する構造を採用している。

詳述すると、放熱板１６の錐台部１６ａは、１枚ものの円形の薄い金属板を絞り加工することによって製造される。この錐台部１６ａは、ＬＥＤ基板３０の裏面が面で接触して載置される円形状の平坦部１６ｂ（載置面）と、平坦部１６ｂの外周縁部から背面側に向けて拡径しながら延びる筒形状の傾斜部と、を有している。

平坦部１６ｂには、ＬＥＤ基板３０を放熱板１６にねじ固定するねじ固定孔が複数個所に形成される。

基板押さえ１５と、放熱板１６と、絶縁板１８と、は、バックボーン１９にねじ止め固定されている。本実施形態では、基板押さえ１５に設けられたねじ止め用の孔である基板押さえねじ挿通孔１５ｃと放熱板１６に設けられたねじ止め用の孔である放熱板ねじ挿通孔１６ｄとバックボーン１９のねじ止め孔（図示なし）との位置が合うようにし、ねじ止めすることで部品点数の低減と、ＬＥＤ照明装置１の製造工数の低減を図っている。

ＬＥＤ照明装置１を組み立てる場合には、まず、バックボーン１９の前面側に絶縁板１８を取り付ける。続いて、絶縁板１８の前面側に電源基板１７を取り付ける。続いて、電源基板１７を覆うように放熱板１６、基板押さえ１５をバックボーン１９に取り付ける。ここで、放熱板１６と基板押さえ１５のバックボーン１９への取り付けは、基板押さえ１５の基板押さえねじ挿通孔１５ｃと放熱板１６の放熱板ねじ挿通孔１６ｄとバックボーン１９のねじ止め孔の位置を合わせた状態とし（図４（ａ）（ｂ）参照）、一度のねじ止めで行う。これにより、製造工数の低減を図ることができる。続いて、基板押さえ１５によりＬＥＤ基板３０を係止する。続いて、遮光カバー１２によりＬＥＤ基板３０を挟むように放熱板１６に取り付ける。続いて、バックボーン１９の背面から側面を覆うようにカバーセード上２０をバックボーン１９に取り付ける。続いて、ＬＥＤ基板３０の前面から側面を覆うようにカバーセード下１０をカバーセード上２０に取り付ける。カバーセード上２０とカバーセード下１０との接続は、カバーセード上凹部２０ａとカバーセード下凸部１０ｃとの嵌合により行う。この際、カバーセード下１０における円筒部１０ｂの平坦部がパッキン１１を介してＬＥＤ基板３０と当接するようにしてカバーセード上２０とカバーセード下１０とを嵌合させる。これにより、カバーセード下１０の開口部１０ａからＬＥＤ照明装置１内に虫などが入り込む恐れを減らすことができる。工程の最後に、バックボーン１９の背面側に吊り具２９をとりつけ、この際、天井などから引っ張ってきて吊り具２９内を通るリード線（図示なし）を、バックボーン１９の背面側に位置する電源基板１７のコネクタに取り付ける。

基板押さえ１５によるＬＥＤ基板３０の係止について説明する。図４（ａ）のような状態となった後、ＬＥＤ基板３０を放熱板１６側（背面側）に移動させる（図４（ｂ）参照）。続いて、ＬＥＤ基板３０を周方向に回転させる（図４（ｃ）参照）。ＬＥＤ基板３０を周方向に回転していくと、配線基板凸部１４ｂが係止部開口１５ｂ１から係止部１５に入っていく（図４（ｄ）参照）。配線基板凸部１４ｂが係止部１５に入ったときに、ＬＥＤ基板３０は基板押さえ１５に係止され、落下の恐れが抑制される（図４（ｅ）、図５参照）。これにより、ＬＥＤ基板３０を放熱板１６に取り付ける工数が低減される。本実施形態では、保安灯用ＬＥＤ２５から出射した光が円筒部１０ｂを通過しカバーセード下１０に到る際に影となる恐れを抑制するために、遮光カバー１２を備えている。本実施形態では、ＬＥＤ基板３０を挟むように遮光カバー１２と放熱板１６とを配線基板ねじ挿通孔１４ｃを通るようにねじ止めなどにより固定している（図４（ｅ）参照）。これにより、ＬＥＤ基板３０の背面側と放熱板１６の表面側が押し付けられることになり、固定しない場合よりも接触し、放熱効果を高めることが可能となる。

以上のように、ＬＥＤ１３を載置する平板の部品である配線基板１４を、ＬＥＤ１３を載置する円形部１４ａと、円形部１４ａの外周に設けられた配線基板凸部１４ｂと、からなる形状とし、配線基板１４の周方向の回転により配線基板凸部１４ｂを係止する基板押さえ１５を放熱板１６における平坦部１６ｂ（配線基板１４を載置する部分）の外周側に設けたことにより、ＬＥＤ１３を載置した配線基板１４を固定する際の製造工数を低減し、より安価にＬＥＤ照明装置１を提供することができるという効果を奏する。

１ ＬＥＤ照明装置
１０ カバーセード下
１０ａ 開口部
１０ｂ 円筒部
１０ｃ カバーセード下凸部
１１ パッキン
１２ 遮光カバー
１２ａ 遮光カバー壁部
１３ ＬＥＤ
１４ 配線基板
１４ａ 円形部
１４ｂ 配線基板凸部
１４ｃ 配線基板ねじ挿通孔
１５ 基板押さえ
１５ａ 環状部
１５ｂ 係止部
１５ｂ１係止部開口
１５ｃ 基板押さえねじ挿通孔
１６ 放熱板
１６ａ 錐台部
１６ｂ 平坦部
１６ｃ 外周固定部
１６ｄ 放熱板ねじ挿通孔
１７ 電源基板
１８ 絶縁板
１８ａ 基板係止部
１９ バックボーン
１９ａ 器具取付部
２０ カバーセード上
２０ａ カバーセード上凹部
２３ ペンダント紐
２５ 保安灯用ＬＥＤ
２６ セード
２８ 器具本体
２９ 吊り具
３０ ＬＥＤ基板

Claims (3)

1. ＬＥＤと、該ＬＥＤを載置する配線基板と、該配線基板を載置する配線基板載置部を備えた放熱板と、前記放熱板を固定するバックボーンと、前記バックボーンに絶縁板を介して取り付けられ前記ＬＥＤを制御する電源基板と、前記バックボーンの背面から側面を覆うように前記バックボーンに取り付けられるカバーセード上と、前記カバーセード上に取り付けられ前記ＬＥＤの前面を覆うカバーセード下と、を有するＬＥＤ照明装置において、
   前記配線基板は、略ドーナツ形状の平板の部品であり、前記ＬＥＤを外周縁部まで載置する円形部と、該円形部の外周に設けられた配線基板凸部と、からなり、
   前記配線基板の周方向の回転により前記配線基板凸部を係止する基板押さえを前記配線基板載置部の外周側に設けたことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
2. 請求項１に記載のＬＥＤ照明装置において、
   前記基板押さえは、前記放熱板および前記バックボーンとは別体であることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
3. 請求項１または２に記載のＬＥＤ照明装置において、
   前記配線基板は、前記配線基板載置部の直径寸法よりも長い直径寸法を有し、
   前記基板押さえは、環状部と該環状部から突出する係止部とを有し、前記係止部で前記配線基板凸部を係止することを特徴とするＬＥＤ照明装置。