JP6210449B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置に関するものである。

従来から、ＬＥＤ等の半導体発光素子を用いた照明装置が広く知られている（例えば特許文献１、２参照）。
特許文献１の照明装置では、熱伝導性を有する器具本体に、基板を介して光源（半導体発光素子）を配設している。そして、前記基板を光源の光を制御する反射体及び器具本体とで挟持した状態で固定部材（例えばネジ）により固定している。

特許第４６７１０６４号公報 特開２０１０−１５３７６１号公報

ところで、特許文献１の照明装置では、回路基板やこの回路基器具本体に固定するための固定部材等が必要であり、部品点数の増加が懸念される。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、部品点数の増加を抑えることができる照明装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、照明装置は、熱伝導性を有し電気絶縁性を有する樹脂材料から構成され、円板部と、この円板部の後面から延出する複数のフィンを有する本体と、前記本体の前記円板部の前面に形成された配線パターンと電気的に接続され、前記本体上に配設される複数の半導体発光素子と、金属材料から構成され、前記本体の内部に埋設される伝熱部材とを備え、前記伝熱部材は、前記円板部の面方向に沿った平板部と、前記フィンの延出方向に沿って前記フィンの内部まで延出する延出部を有することを特徴とする。

また上記構成において、前記本体は、熱硬化性樹脂材料で構成されることが好ましい。
また上記構成において、前記本体は、白色材料で構成されることが好ましい。

また上記構成において、前記本体の前面に、熱伝導性を有する材料で構成された光反射部材が設けられることが好ましい。
また上記構成において、前記本体は、壁面に形成された貫通孔に少なくとも一部が埋設されるものであり、前記本体と貫通孔との間の隙間を閉塞する化粧枠を備え、前記化粧枠は前記本体と一体化されることが好ましい。

また上記構成において、前記本体は、前記半導体発光素子が実装される位置に溝部が形成されることが好ましい。
また上記構成において、前記本体には、前記半導体発光素子が実装される位置に突部が形成されることが好ましい。

また上記構成において、前記本体は、前記半導体発光素子を点灯させる点灯回路を備える、ことが好ましい。

本発明の照明装置によれば、部品点数の増加を抑えることができる。

実施形態における照明装置の断面図である。 同上における照明装置の配線パターン及び半導体発光素子を示す平面図である。 別例における照明装置の断面図である。 別例における照明装置の断面図である。 別例における照明装置の断面図である。 別例における照明装置の断面図である。 別例における照明装置の断面図である。 同上における照明装置の一部拡大断面図である。 参考例の照明装置の一部拡大断面図である。 別例における照明装置の断面図である。

以下、照明装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の照明装置１０は、天井等の壁面Ｗに埋設される所謂ダウンライトである。照明装置１０は、貫通孔Ｗ１を有する壁面Ｗに少なくとも一部が埋設される本体１１と、本体１１と貫通孔Ｗ１との間の隙間を閉塞する化粧枠１２とを有する。

図１に示すように、本体１１は、円板部２１と、円板部２１の一方の面２１ａからその円板部２１から離間する方向に延出する複数のフィン２２とを有する。
図１及び図２に示すように円板部２１は、前記フィン２２との反対側の面２１ｂに配線パターンＰが形成される。そして、この配線パターンＰと電気的に接続される半導体発光素子３１が配設される。

本体１１は、電気絶縁性を有するプラスチック材料にガラス繊維などの強化充填剤を配合した樹脂材料で構成される。また、プラスチック材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも使用することができるが、半導体発光素子３１の熱を放熱する機能を備えるため、熱硬化性樹脂を使用することが好ましい。ちなみに、熱硬化性樹脂としては、バルクモールディングコンパウンド（ＢＭＣ）用材料として用いられている不飽和ポリエステル（ＵＰ）などが挙げられる。また、熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレ二レート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）などが挙げられる。

本体１１は、プラスチック材料の熱伝導率を高めるため、充填剤（フィラー）を添加することが好ましい。熱伝導性を高めつつ、絶縁性を確保するフィラーとしては、酸化マグネシウム、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウムなどがあり、さまざまな形状や大きさのものが考えられるが、特に限定されるものではない。ちなみに、本体１１は、例えば、３．０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有することが好ましい。また、そのフィラーの添加量についても特に限定されるものではない。プラスチック材料の反射特性を高める手法として、酸化チタンを添加し、色を白色化する手法が挙げられる。

本体１１に形成される前記配線パターンＰは、レーザーイメージング法やＵＶ露光法などを採用することができる。レーザーイメージング法のプロセスとしては、前記本体１１を樹脂成形した後、メタライジング、パターニング、電解銅メッキ、電気ニッケル・金メッキを順に施すことが考えられる。また、ＵＶ露光法のプロセスとしては、前記本体１１を樹脂成形した後、エッチング、触媒塗装、無電解メッキ、レジスト、ＵＶ露光、パターニング、電気メッキ、レジスト剥離、エッチングを順に施すことが考えられる。

また、本体１１内（円板部２１及びフィン２２内）には、伝熱部材２３が埋設される。伝熱部材２３は円板部２１の面方向に沿った平板部２３ａと、フィン２２の延出方向に沿った延出部２３ｂとを備える。なお、伝熱部材２３は、本体１１とインサート成型によって埋設されて一体化されている。伝熱部材２３は、例えばアルミニウム、銅、鉄、亜鉛やニッケル等の熱伝導性が高い金属材料を採用することができる。

化粧枠１２は、円筒部１２ａと、この円筒部１２ａの一端部から径方向に延出するフランジ部１２ｂとを有する。円筒部１２ａは、その他端部が前記本体１１の円板部２１の面２１ｂと当接する態様で配設される。

化粧枠１２には、取り付けばね２５が円筒部１２ａ及びフランジ部１２ｂに取着されている。この取り付けばね２５は径方向外側に一定の力が生じるように付勢されるとともに、照明装置１０（本体１１）を壁面Ｗの貫通孔Ｗ１に挿入（装着）する際には径方向内側に撓むようになっている。このため、照明装置１０が貫通孔Ｗ１に挿入されると、前記取り付けばね２５によって落下することが抑えられている。

また、本体１１（円板部２１）の面２１ｂに配設された半導体発光素子３１には、その前面（光出射面）側にレンズ部３２が備えられる。レンズ部３２は、半導体発光素子３１から出力された光を一旦集光させるものである。レンズ部３２を介して出射された光は、化粧枠１２の円筒部１２ａの前面に設けられる円板状のパネル３３を介して照明装置１０外部に光が照射される。

次に、本実施形態の作用を説明する。
照明装置１０は、配線パターンＰを介して半導体発光素子３１に電力供給が行われることで点灯される。

ここで、本体１１上に形成された配線パターンＰと電気的に接続され、前記本体１１上に複数の半導体発光素子３１が設けられる。このため、半導体発光素子３１を設ける基板を省略することができるため、部品点数の増加が抑えられている。また、電気絶縁性を有する材料により本体１１が構成されるため、感電などの虞がなく、電気的な安全性を確保されている。

照明装置１０の本体１１は、フィン２２を複数有するため、半導体発光素子３１や配線パターンＰで発生する熱を放熱することが可能となっている。さらに、半導体発光素子３１が放熱性（３．０Ｗ／ｍＫ以上の高熱伝導率）を有する本体１１上に設けられるため、放熱性を確保される。その結果本体１１の容積を小さくしたり、半導体発光素子３１に供給する電流の値を向上させて照度を向上させることも可能となる。

次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）熱伝導性を有し電気絶縁性を有する樹脂材料から構成され、複数のフィン２２を有する本体１１と、前記本体１１上に形成された配線パターンＰと電気的に接続され、前記本体１１上に複数の半導体発光素子３１が実装される。このような構成とすることで、半導体発光素子３１を設ける基板を省略することができるため、部品点数の増加を抑えることができる。

（２）また、電気絶縁性を有する材料により本体１１が構成されるため、感電などの虞がなく、電気的な安全性を確保することができる。照明装置１０の本体１１は、フィン２２を複数有するため、半導体発光素子３１や配線パターンＰで発生する熱を放熱することができる。

（３）本体１１は、熱硬化性樹脂材料で構成することで、長時間照明装置１０を使用した場合でも、熱によって本体１１が劣化（変形や強度低下）することを抑えることができる。

（３）本体１１は、白色材料で構成することで、半導体発光素子３１を点灯させた際に、本体１１により光を反射させることができるため、照明装置としての効率向上に寄与することができる。

（４）本体１１は、その内部に金属材料から構成される伝熱部材２３が埋設することで、本体１１の放熱性能を向上させることができる。
（５）本体１１と化粧枠１２とは当接されるため、本体１１側からの熱を化粧枠側に放熱することができる。

尚、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、特に言及していないが、例えば本体１１と貫通孔Ｗ１との間の隙間を閉塞する化粧枠１２と、本体１１とを一体化する構成を採用してもよい。このような構成とすることで、本体１１と化粧枠１２とを固定するためにネジなどの固定部材を設ける必要が無くなるため、部品点数の増加を抑えることができる。また、本体１１から壁面Ｗ内（例えば天井裏）への放熱のみでなく、化粧枠１２から照射面側への放熱性を確保することが可能となる。

・上記実施形態では特に言及していないが、例えば図３に示すように、前記本体１１の前面に、熱伝導性を有する材料で構成された光反射部材としての反射鏡４０方向に光を配向させることが可能となる。さらに、半導体発光素子３１を点灯させた際の熱を反射鏡４０側にも伝達することができる。このため、例えば光反射部材としての反射鏡４０の熱伝導率は１．０Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、その一例として、アルミニウム、銅、鉄、亜鉛、ニッケルなどの金属材料が挙げられる。また金属材料に限らず、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂に熱伝導率を高めるためのフィラーを添加した樹脂組成物を採用してもよい。反射鏡４０を形成する方法として、金属材料の場合はプレス法や曲げ加工法などが採用でき、樹脂組成物の場合は金型を射出成形、圧縮成形、トランスファー成形などを採用できる。

なお、反射部材としての反射鏡４０は、その形状等について、任意の配向を得ることができる形状であれば特に限定されるものではない。また、反射鏡４０を本体１１に位置決めする方法や固定する方法としては、ネジによる締結や化粧枠１２に接着や圧入固定するなどが考えられる。

・上記実施形態や上記変形例では、伝熱部材２３を設ける構成を採用したが、図４や図５に示すように伝熱部材２３を省略する構成を採用してもよい。また、フィン２２内の全てに伝熱部材２３を設ける必要はなく、複数のフィン２２の一部に伝熱部材２３を設ける構成を採用してもよい。

・上記実施形態では、半導体発光素子３１を円板部２１の面２１ｂ（平面）に配設する構成としたが、これに限らない。例えば、図６に示すように円板部２１に溝部４１を形成し、この溝部４１に設ける構成を採用してもよい。この際、溝部４１に上記変形例の反射鏡４０の機能と同様の機能である反射部４１ａを設けることで、別途反射鏡を設けることなく任意の配向を行うことが可能となる。ちなみに、図６に示す構成では、１つの半導体発光素子３１に対して１つの溝部４１を形成する構成としているが、１つの溝部４１に対して複数の半導体発光素子３１を設ける構成を採用してもよい。

また、図７及び図８に示すように、前記本体１１に、前記半導体発光素子３１が実装される位置に突部４２を形成してもよい。
このような構成とすることで、例えば図９に示すように半導体発光素子３１を円板部２１の面２１ｂ（平面）に配設する構成と比較して、半導体発光素子３１の配設位置が容易となる。さらに、レンズ部３２の入射面側の凹部３２ａと位置合わせを行うことが容易となる。その結果、半導体発光素子３１に対するレンズ部３２の位置ずれを抑えることができるため、色むらなどの発生を抑えることができる。ちなみに、図７及び図８に示す構成では、１つの半導体発光素子３１に対して１つの突部４２を形成する構成としているが、１つの突部４２に対して複数の半導体発光素子３１を設ける構成を採用してもよい。

・上記実施形態では特に言及していないが、図１０に示すように本体１１に、半導体発光素子３１を点灯させるための点灯回路４３を備えてもよい。このような構成とすることで、点灯回路４３を構成する電子部品を別体の基板に配設する必要が無くなるため、部品点数を更に抑えることができる。

・上記実施形態では、照明装置としてダウンライトを採用したが、これに限らない。例えば、ベースライト、シーリングライト、ブラケット、スポットライトやトンネル灯などに適用することが可能である。

・上記実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。

Ｐ…配線パターン、Ｗ…壁面、Ｗ１…貫通孔、１０…照明装置、１１…本体、１２…化粧枠、２２…フィン、２３…伝熱部材、３１…半導体発光素子、４１…溝部、４２…突部、４３…点灯回路。

Claims (8)

1. 熱伝導性を有し電気絶縁性を有する樹脂材料から構成され、円板部と、この円板部の後面から延出する複数のフィンを有する本体と、
   前記本体の前記円板部の前面に形成された配線パターンと電気的に接続され、前記本体上に配設される複数の半導体発光素子と、
   金属材料から構成され、前記本体の内部に埋設される伝熱部材とを備え、
   前記伝熱部材は、前記円板部の面方向に沿った平板部と、前記フィンの延出方向に沿って前記フィンの内部まで延出する延出部を有することを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記本体は、熱硬化性樹脂材料で構成されることを特徴とする照明装置。
3. 請求項１又は２に記載の照明装置において、
   前記本体は、白色材料で構成されることを特徴とする照明装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置において、
   前記本体の前面に、熱伝導性を有する材料で構成された光反射部材が設けられることを特徴とする照明装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置において、
   前記本体は、壁面に形成された貫通孔に少なくとも一部が埋設されるものであり、
   前記本体と貫通孔との間の隙間を閉塞する化粧枠を備え、
   前記化粧枠は前記本体と一体化されることを特徴とする照明装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置において、
   前記本体は、前記半導体発光素子が実装される位置に溝部が形成されることを特徴とする照明装置。
7. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置において、
   前記本体には、前記半導体発光素子が実装される位置に突部が形成されることを特徴とする照明装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置において、
   前記本体は、前記半導体発光素子を点灯させる点灯回路を備えることを特徴とする照明装置。