JP6245874B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ等の発光素子を用いた照明装置に関する。

ＬＥＤ等の発光素子は発光と同時に発熱し、照明装置全体の温度が上昇する。さらに大光量化を行うことにより発熱量も増加し、照明装置の温度上昇もさらに増加してしまう。よって、照明装置の温度上昇を抑えるために照明装置の放熱性を向上させる必要がある。そこで、従来から発光素子の温度による照明器具の寿命が短くなることを防止するため、発光素子からの発熱を放熱する放熱フィンを備えた照明器具が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、発光素子の取付面に対し傾斜した傾斜面上に複数の放熱フィンを備え、対流を利用して放熱性を向上させる照明器具が開示されている。

特開２０１２−１６０４１７号公報

ところで、照明装置として使用される発光ユニットには発光量が大きいものから小さいものまであり、放熱フィンは発光ユニットの発熱量に合わせた放熱特性を有していることが望ましい。しかしながら、特許文献１のように所定の形状に成形されている場合、放熱フィンにおける放熱性能は一定であり、所定の発熱量に対応した設定になっているため、発光ユニットが大光量である場合には放熱不足となり、発光ユニットが小光量である場合には過剰な放熱性能になる。一方で、照明装置としてどのような発光ユニットを使用した場合であっても、最適な放熱特性に容易に設定できることが求められている。

そこで、本発明は、放熱性を向上させながら、汎用性を高め種々の発光ユニットが装着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ものである。

本発明の照明装置は、中空部を有し、両端に開口が形成された本体と、本体の一方の開口に取り付けられた第１放熱部材と、本体の他方の開口に取り付けられ、複数の取付穴を有する第２放熱部材と、第１放熱部材に固定され、発光素子を有する発光ユニットと、第２放熱部材に固定され、端面が第１放熱部材に接触した複数の熱伝導支柱とを備え、複数の熱伝導支柱は、第２放熱部材の複数の取付穴にそれぞれ挿入されて第１放熱部材を介して発光ユニットの放熱を行うものである。

本発明の照明装置によれば、熱伝導支柱が第２放熱部材に挿入されて第１放熱部材を介して発光ユニットの放熱を行う構造を有することにより、外気との接触面積を増やしながら、発光ユニットの発熱特性に合わせて熱伝導支柱の個数を変更して最適な放熱特性に設定することができるため、本体に異なる発熱特性を有する発光ユニットを装着させることができ、放熱性を向上させながら照明装置の汎用性を高めることができる。

本発明に係る照明装置の実施形態を示す外観図である。 本発明に係る照明装置の実施形態を示す下面図である。 図２の照明装置におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す断面図である。 図３の複数の熱伝導支柱が固定された第２放熱部材３２の一例を示す上面図である。 図４の第２放熱部材に熱伝導支柱が挿入される様子を示す模式図である。 図３の光源部が組み立てられる様子を示す模式図である。 図３の光源部における放熱の様子を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら照明装置の実施形態について説明する。図１は、本発明に係る照明装置の実施形態を示す外観図、図２は、本発明に係る照明装置の実施形態を示す下面図である。図１及び図２の照明装置１は、光を出射するための電力を供給する電源部１０と、電源部１０から電力が供給され光を出射する光源部２０とを有している。電源部１０と光源部２０とは接続部材４０を用いて連結されており、電源部１０側が例えば天井等の壁面に固定され、光源部２０の下面から光が室内空間等へ照射される。ここで、接続部材４０は電源部１０と光源部２０とを隙間Ｄが形成された状態で連結している。そして、発光ユニット２２から発熱した熱は本体２１から放熱され、電源ユニット１２から発生した熱は筐体１１から放熱される。このため、電源部１０と光源部２０との間での熱の干渉が緩和されて放熱性への影響を少なくすることができる。

図３は図２の照明装置１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す断面図である。電源部１０は、上部に開口を有する筐体１１に電源ユニット１２が内蔵された構造を有しており、天井面等の壁面に設置された取付板２に対し着脱可能に取り付けられる。具体的には、取付板２には取付ネジ２ａが設けられており、取付ネジ２ａが筐体１１を貫通するように挿入される。そして、貫通した取付ネジ２ａの先端にツマミ３が装着されることにより、電源部１０が取付板２に取り付けられ、照明装置１全体が壁面に固定される。電源ユニット１２は、商用電源から供給される電力を発光ユニット２２を駆動するための駆動電力に変換するインバータ回路等を有し、配線１４を介して光源部２０に電気的に接続されている。また、電源ユニット１２は、外部端子に電気的に接続されるコネクタ１３を有し、コネクタ１３を介して商用電源に接続される。

光源部２０は、光を出射するものであって、本体２１、発光ユニット２２、第１放熱部材３１、第２放熱部材３２、複数の熱伝導支柱３３を備えている。本体２１は、熱伝導性の良い金属からなっており、例えば内部に中空部２１ａを備えた円筒形状を有している。本体２１の中空部２１ａの開口２１ｂ、２１ｃにはそれぞれネジ穴２１ｄが形成されており、本体２１の一方の開口２１ｂに第１放熱部材３１がネジ穴２１ｄに挿入されたネジ等により固定されているとともに、他方の開口２１ｃに第２放熱部材３２がネジ穴２１ｄに挿入されたネジ等により固定される。

発光ユニット２２は、ＬＥＤ等からなる複数の発光素子を有するものであって、第１放熱部材３１上に固定されている。発光ユニット２２は、配線１４を介して電源ユニット１２に電気的に接続されており、電源ユニット１２から電力が供給され発光する。発光ユニット２２の前面は保護カバー２３で覆われており、保護カバー２３上には光透過性の光透過カバー２４が取り付けられている。光透過カバー２４は周縁において光を反射する反射板２５により保持されており、反射板２５は第１放熱部材３１にネジ等により固定されている。ここで、反射板２５が第１放熱部材３１に固定された際、光透過カバー２４は発光ユニット２２と保護カバー２３とを第１放熱部材３１に押し付けるようになっている。これにより、発光ユニット２２が第１放熱部材３１に密着し、発光ユニット２２から発生した熱が第１放熱部材３１に伝導しやすくなっている。

第１放熱部材３１は、例えばアルミニウム等の熱伝導性の良い材質からなっており、開口２１ｂの形状に合わせて円盤形状を有している。第１放熱部材３１は、本体２１の一方の開口２１ｂにネジ等により固定されており、外縁３１ａ側において本体２１に密着している。よって、第１放熱部材３１の熱は本体２１側に伝導する。また、上述のように、第１放熱部材３１上には発光ユニット２２が固定されており、発光ユニット２２の熱が第１放熱部材３１に伝導する。

第２放熱部材３２は、例えばアルミニウム等の熱伝導性の良い材質からなっており、開口２１ｂの形状に合わせて円盤形状を有している。第２放熱部材３２は、本体２１の他方の開口２１ｃにネジ等により固定されており、外縁３２ａ側において本体２１に密着している。よって、第２放熱部材３２の熱は本体２１側に伝導する。

複数の熱伝導支柱３３は、それぞれ例えばアルミニウム等の熱伝導性の良い材質からなっており、例えば円柱状に形成されている。複数の熱伝導支柱３３は、それぞれ第２放熱部材３２に固定されており、一端面３３ａが第１放熱部材３１に接触している。したがって、第１放熱部材３１の熱は複数の熱伝導支柱３３に伝導するとともに、複数の熱伝導支柱３３の熱は第２放熱部材３２に伝導するようになっている。なお、熱伝導支柱３３の他端面３３ｂ側は第２放熱部材３２の表面から電源部１０側へ突出して固定されており、熱伝導支柱３３自体も外気に接触するようになっている。

ここで、図４は図３の複数の熱伝導支柱３３が固定された第２放熱部材３２の一例を示す上面図である。第２放熱部材３２は、熱伝導支柱３３が挿入される複数の取付穴３２ｘと、第２放熱部材３２の外周面側であって第２放熱部材３２を本体２１に固定するためのネジ穴３２ｂと、接続部材４０を取り付けるためのネジ穴３２ｃとを有している。図４においては、取付穴３２ｘは９つ形成されており、各取付穴３２ｘに熱伝導支柱３３が圧入され固定されている。複数の取付穴３２ｘは、熱伝導支柱３３が間隔を持って配置されるように形成されており、本体２１の中空部２１ａ内において空気の対流を妨げないようになっている。

特に、第２放熱部材３２は、取付穴３２ｘ及び熱伝導支柱３３の個数を増減させることができる構造になっている。図４中の二点鎖線は熱伝導支柱３３の数量を増やした場合の想定線の一例である。本体２１に取り付ける熱伝導支柱３３の本数を増やす場合、図４の第２放熱部材３２における二点鎖線の領域に取付穴３２ｘが形成され、取付穴３２ｘに熱伝導支柱３３が固定されることになる。この取付穴３２ｘ及び熱伝導支柱３３の数は、発光ユニット２２の発熱量（発光量）に応じて設定される。

すなわち、発光ユニット２２の発熱量が大きい場合、それに合わせて多い数の取付穴３２ｘ及び熱伝導支柱３３が設けられる。すると、第１放熱部材３１と複数の熱伝導支柱３３全体との接触面積が大きくなるとともに、複数の熱伝導支柱３３全体の容積が大きくなる。このため、本体２１、第１放熱部材３１、第２放熱部材３２及び複数の熱伝導支柱３３で構成される放熱ユニット全体の放熱性能を高く設定することができる。一方、発光ユニット２２の発熱量が小さい場合、それに合わせて少ない数の取付穴３２ｘ及び熱伝導支柱３３の数が設けられる。すると、必要以上の熱伝導支柱３３を設けることなく、その分のコストが不要になる。このように、発光ユニット２２の発熱量（発光量）に対し必要十分な放熱特性が得られるように、取付穴３２ｘ及び熱伝導支柱３３の数を設定することができる。

図５は図４の第２放熱部材３２に熱伝導支柱３３が挿入される様子を示す模式図、図６は図３の光源部が組み立てられる様子を示す模式図であり、図１〜図６を参照して照明装置１の組立例について説明する。まず、図５に示すように、発光ユニット２２の発熱量に合わせて予め形成された第２放熱部材３２の取付穴３２ｘにそれぞれ熱伝導支柱３３が固定される。このとき、第２放熱部材３２の取付穴３２ｘは直径Ａで形成されており、熱伝導支柱３３は、直径Ａよりも大きい直径Ｂで形成されている（直径Ａ＜直径Ｂ）。なお、直径Ａ及び直径Ｂの寸法管理値については例えばＪＩＳ Ｂ ０４０１−２による寸法管理を用いることができる。そして、熱伝導支柱３３は取付穴３２ｘに対し寸法管理されて圧入され、第２放熱部材３２と熱伝導支柱３３とが完全に密着される。このように、第２放熱部材３２と熱伝導支柱３３との間の隙間を無くすことにより、熱伝導支柱３３から第２放熱部材３２へ効率良く熱伝導が行うことができるとともに、本体２１の内部へのほこり等の侵入を防止することができる。さらに、第２放熱部材３２には接続部材４０が取り付けられる。一方で、予め第１放熱部材３１に対し発光ユニット２２が取り付けられる。

その後、第１放熱部材３１及び第２放熱部材３２が本体２１に取付ネジ等により固定される。これにより、第１放熱部材３１及び第２放熱部材３２はそれぞれ外縁３１ａ、３１ｂにおいて本体２１に接触するとともに、熱伝導支柱３３の一端面３３ａが第１放熱部材３１に接触する。ここで、複数の熱伝導支柱３３の第２放熱部材３２から一端面３３ａまでの長さＨ１は、本体２１における第１放熱部材３１の取付位置から第２放熱部材３２の取付位置までの長さＨ２以上になっている（Ｈ１≧Ｈ２）。すると、熱伝導支柱３３は第１放熱部材３１を押し付けた状態で本体２１に固定されるため、熱伝導支柱３３の一端面３３ａが第１放熱部材３１に密着する。これにより、第１放熱部材３１から熱伝導支柱３３へ効率良く熱を伝導させることができる。その後、発光ユニット２２上に光透過カバー２４及び反射板２５が取り付けられるとともに、接続部材４０に電源部１０が取り付けられる（図３参照）。

図７は図３の光源部２０における放熱の様子を示す断面図である。図７において、発光ユニット２２の駆動により発生した熱は第１放熱部材３１に伝導し、第１放熱部材３１から本体２１へ伝導する。さらに、第１放熱部材３１の熱は熱伝導支柱３３を介して第２放熱部材３２へ伝導される。そして、本体２１、第１放熱部材３１、第２放熱部材３２及び複数の熱伝導支柱３３の熱は外気に放熱される。

上記実施形態によれば、本体２１の両端に取り付けられた第１放熱部材３１と第２放熱部材３２とが熱伝導支柱３３により接続された構造を有することにより、発光ユニット２２から熱伝導支柱３３を介して伝導した熱が第２放熱部材３２側からも放熱されるため、照明装置１における外気接触面積を増加させて放熱性を向上させ照明装置１の寿命を確保することができる。また、熱伝導支柱３３が第２放熱部材３２から外部へ向かって突出している場合、熱伝導支柱３３からも外気へ放熱が行われるため、放熱性をさらに向上させることができる。

特に、発光ユニット２２の発熱量に対応して熱伝導支柱３３の個数を適宜設定することができる構造を有しているため、どのような特性を有する発光ユニット２２も光源部２０に実装することができ、光源部２０の汎用性を高めることができる。すなわち、従来のように、放熱フィンの形状が定まっており放熱特性が一定である場合、特定の発熱量を有する発光ユニットには適合する。しかしながら、特定の発光ユニットよりも発熱量の多い発光ユニット２２を実装した場合には放熱不足になり、特定の発光ユニットよりも発熱量の少ない発光ユニットを実装した場合には過剰な放熱特性になりコストが高くなってしまう。一方、上述した光源部２０においては、発熱量が大きい発光ユニット２２が用いられている場合、熱伝導支柱３３の個数を多くして放熱特性を向上させることにより、放熱不足を防止することができる。また、発熱量が小さい発光ユニット２２が用いられている場合、熱伝導支柱３３の個数を少なくすることにより、部品点数を削減しコストの削減を図ることができる。このように、発光ユニット２２の光束値に応じて熱伝導支柱３３の個数を調節することができるため、光源部２０の汎用性を高めることができるとともに、コストも必要最小限に抑えることができる。

さらに、電源部１０と光源部２０との間に隙間Ｄが形成された構造を有しているため、発光ユニット２２から発熱した熱は本体２１から放熱され、電源ユニット１２から発生した熱は筐体１１から放熱されることになる。このため、電源部１０と光源部２０との間での熱の干渉が緩和されて放熱性への影響を少なくすることができる。

本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されない。たとえば、本体２１は円筒状に形成されている場合について例示しているが、外形が四角形状等に形成されたものであってもよい。また、取付穴３２ｘは円形状に形成されている場合について例示しているが、これに限らず、多角形状に形成されていても良い。また、図４において、複数の取付穴３２ｘ及び複数の熱伝導支柱３３が十字に配列されている場合について例示しているが、どのような配列であってもよく、例えば格子状に配列されたものであってもよい。

さらに、熱伝導支柱３３は取付穴３２ｘに圧入され固定される場合について例示しているが、熱伝導性の接着剤を用いても良いし取付穴３２ｘがバーリング加工等により穴の縁部にフランジを有するようにし、圧入もしくはカシメ加工等により固定し、熱伝導支柱３３との密着性を高めるようにしてもよい。また、発光ユニット２２において発光素子がＬＥＤからなる場合について例示しているが、その他の発光ダイオードやＥＬ素子であってもよい。

１ 照明装置、２ 取付板、２ａ 取付ネジ、３ ツマミ、１０ 電源部、１１ 筐体、１２ 電源ユニット、１３ コネクタ、１４ 配線、２０ 光源部、２１ 本体、２１ａ 中空部、２１ｂ 一方の開口、２１ｃ 他方の開口、２１ｄ ネジ穴、２２ 発光ユニット、２３ 保護カバー、２４ 光透過カバー、２５ 反射板、３１ 第１放熱部材、３１ａ 外縁、３２ 第２放熱部材、３２ａ 外縁、３２ｂ ネジ穴、３２ｃ ネジ穴、３２ｘ 取付穴、３３ 熱伝導支柱、３３ａ 一端面、３３ｂ 他端面、４０ 接続部材、Ａ、Ｂ 直径、Ｈ１、Ｈ２ 長さ、Ｄ 隙間。

Claims (7)

1. 中空部を有し、両端に開口が形成された本体と、
   前記本体の一方の開口に取り付けられた第１放熱部材と、
   前記本体の他方の開口に取り付けられ、複数の取付穴を有する第２放熱部材と、
   前記第１放熱部材に固定され、発光素子を有する発光ユニットと、
   前記第２放熱部材に固定され、端面が前記第１放熱部材に接触した複数の熱伝導支柱と
   を備え、
   前記複数の熱伝導支柱は、前記第２放熱部材の前記複数の取付穴にそれぞれ挿入されて前記第１放熱部材を介して前記発光ユニットの放熱を行うことを特徴とする照明装置。
2. 前記複数の熱伝導支柱の本数は、前記発光ユニットの発熱量に応じて設定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. 前記複数の熱伝導支柱は、前記第２放熱部材の前記複数の取付穴にそれぞれ圧入され固定されることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 前記複数の熱伝導支柱の前記第２放熱部材から端面までの長さは、前記本体における前記第１放熱部材の取付位置から前記第２放熱部材の取付位置までの長さ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 前記複数の熱伝導支柱は、前記第２放熱部材の表面から突出して固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 前記本体は、熱伝導性を有するものであり、
   前記第１放熱部材及び前記第２放熱部材は、外縁側において前記本体に接触していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明装置。
7. 前記発光ユニットを駆動する電源部と、
   前記電源部と前記本体とを隙間を介して接続する接続部材と
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の照明装置。

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