JP6566189B2 - 照明器具 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、放熱器を用いる照明器具に関する。

従来、例えば高天井用等の照明器具では、基板に複数の発光素子を実装した発光モジュールを用いる場合、発光素子が発生する熱を効率よく放熱するために発光モジュールを放熱器に取り付けている。

そして、放熱器は、発光モジュールを取り付ける本体、およびこの本体から突出する複数の放熱フィンを備えている。

このような放熱器は、本体および複数の放熱フィンをそれぞれ個別に形成し、本体に設けられた複数の溝に各放熱フィンをそれぞれ圧着して取り付けている。このような構成の放熱器では、製造に手間がかかる。

また、ダイカスト成形によって本体部および放熱フィン部を一体に形成するようにした放熱器もあるが、ダイカスト成形によって形成された放熱器は、ダイカスト成形でなく上述した本体と放熱フィンとを組み立てるようにした放熱器に比べて、放熱性能が低くなる。

特開２０１３−２０１０８０号公報

本発明が解決しようとする課題は、放熱器の製造性がよく、放熱性能を向上できる照明器具を提供することである。

実施形態の照明器具は、筐体、発光モジュールおよび放熱器を備える。発光モジュールは、基板、および基板に実装された複数の発光素子を有する。放熱器は、押出成形によって押出方向に同一断面となるように一体に形成される。放熱器は、発光モジュールを取り付ける本体部と、押出方向に対して直交する方向に並び本体部から上方に突出する複数の放熱フィン部と、本体部の押出方向に対して直交する方向の側部から上方に突設される取付部と、取付部に設けられ筐体を通じてねじが螺着される固定孔とを有する。本体部から上方への取付部の突出高さが放熱フィン部の突出高さよりも低い。

本発明によれば、放熱器の製造性がよく、放熱性能が向上することが期待できる。

一実施形態を示す照明器具の断面図である。 同上照明器具の斜視図である。 同上照明器具の分解状態の斜視図である。 同上照明器具の放熱器、発光モジュールおよびカバーの斜視図である。 同上照明器具のカバーの斜視図である。

以下、一実施形態を、図１ないし図５を参照して説明する。

図２に示すように、照明器具10は、例えば体育館等の建物内の高天井に設置され、広い照明空間を照明するのに用いられる。

照明器具10は、照明ユニット11、この照明ユニット11を取り付けた筐体12、および照明ユニット11に電力を供給する電源装置13を備えている。

図１ないし図４に示すように、照明ユニット11は、複数の発光モジュール16、複数の絶縁シート17、放熱器18、および複数のカバー19を備えている。

図１、図３および図４に示すように、発光モジュール16は、基板22、この基板22の一面に実装された複数の発光素子23およびコネクタ24を備えている。さらに、基板22の一面には、各発光素子23に接続されるチップ形の複数のコンデンサ25が実装されている。

基板22は、一面が部品を実装する実装面22aであり、他面が放熱器18に接触する接触面22bである。基板22は、例えばアルミニウム等の金属をベースとし、金属のベースの一面に絶縁層が形成されるとともに絶縁層上に配線パターンが形成され、配線パターン上に発光素子23、コネクタ24およびコンデンサ25が実装されている。基板22は、略正方形に形成され、１つの角部に配線溝26が設けられている。基板22の内側部には、複数の孔部22cが設けられている。本実施形態では、孔部22cは２つであり、一方の孔部22cは配線溝26の近傍に配置され、もう一方の孔部22cは配線溝26とは反対側となる基板22の角部の近傍に配置されている。

発光素子23は、例えばＳＭＤ（Surface Mount Device）形のＬＥＤが用いられ、基板22の一面の全域にそれぞれ所定の間隔をあけて配列されている。なお、ＬＥＤを用いる場合には、発光モジュール16としてＣＯＢ（Chip On Board）モジュールを用いてもよい。また、発光素子23としては、ＥＬ（Electro Luminescence）素子等を用いてもよい。

コネクタ24は、電源装置13から引き出されるコネクタ付の給電線が電気的に接続される。コネクタ24は、このコネクタ24に対する給電線の接続方向Ａ（図４参照）が配線溝26に対向するとともに基板22の一辺に沿って平行となるように配置されている。

そして、複数の発光モジュール16は、共通構造に形成されている。本実施形態では４つの発光モジュール16が用いられ、基板22の配線溝26が互いに対向するように四角形状に配列されて放熱器18に配置される。

また、絶縁シート17は、絶縁性を有するとともに、粘着性および熱伝導性を有し、基板22の外形より少し大きい外形に形成されている。絶縁シート17には、各基板22の孔部22cと同軸となる位置に、複数の挿通孔17aが形成されている。そして、絶縁シート17は、基板22と放熱器18との間に介在されてこれらを絶縁する。

また、図１ないし図４に示すように、放熱器18は、本体部29、この本体部29の上面からそれぞれ上方へ向けて突出する複数の放熱フィン部30、および本体部29の一方向に対して直交する両側にそれぞれ設けられた取付部31を備えている。

放熱器18は、例えばアルミニウム等の金属材料で押出成形によって一体に形成されている。そのため、放熱器18は、一方向である押出方向Ｐ（図３および図４参照）に沿って同一断面形状に形成されている。

本体部29は、略正方形で、厚みが放熱フィン部30よりも厚く形成されている。本体部29の下面に発光モジュール16を取り付ける平坦状の取付面32が形成されている。取付面32の４つの角部に対応した４箇所に４つの発光モジュール16を取り付ける取付位置33がそれぞれ設けられている。各取付位置33には、各基板22の孔部22cと同軸となる位置に固定孔18aがそれぞれ貫通形成されている。取付面32の中心でかつ４つの取付位置33の間には、給電線が通る配線孔18bが形成されている。

複数の放熱フィン30は、互いに所定の間隔をあけて、押出方向Ｐに沿って平行に設けられている。放熱フィン30の厚みは、本体部29の厚みよりも薄く形成されている。放熱フィン30は、各取付位置33の上方に配置されている。押出方向Ｐに対して直交する方向に隣り合う取付位置33の間には、放熱フィン30は設けられておらず、配線孔18bが連通する空間部34が形成されている。

取付部31は、本体部29の押出方向Ｐに対して直交する両側部から上方に突出されている。取付部31には、取付面32に平行な方向（水平方向）を軸方向とする複数の固定孔18cが貫通形成されている。

また、図１ないし図５に示すように、カバー19は、例えばポリカーボネート等の透光性を有する樹脂材料によって一体に形成されている。カバー19は、発光モジュール16の前面に対向するカバー部37、およびこのカバー部37の周辺部に設けられ発光モジュール16の周辺部を覆う側壁部38を備えている。

カバー部37は、基板22と同様に略正方形の平板状に形成され、１つの角部には基板22の配線溝26に対向するとともにカバー部37の外側に膨出する配線カバー部39が形成されている。

カバー部37には、複数のねじ40でカバー19を放熱器18に固定するための複数の固定部41が形成されている。固定部41は、円筒状で、カバー部37の内面から突出され、先端に基板22に当接する当接部42が形成されているとともに基板22の孔部22cに嵌り込む突出部43が形成され、突出部43の中心にねじ40が挿通する取付孔44が形成されている。そして、突出部43と基板22の孔部22cとの嵌合によりカバー19と基板22とが位置決めされ、ねじ40を固定部41から放熱器18の固定孔18aに螺着することにより固定部41（当接部42）で基板22の内側部を放熱器18に押し付けた状態にカバー19が放熱器18に固定される。

側壁部38には、カバー部37の周辺部の全周に亘って設けられている。側壁部38の先端側には、基板22の外周部を嵌合する嵌合部45、および絶縁シート17の外周部を嵌合する嵌合部46が形成されている。側壁部38には、ねじ40によってカバー19が放熱器18に締め付け固定されることにより嵌合部45に嵌合された基板22の外周部を放熱器18に押し付ける押付部47が設けられている。配線カバー部39の部分において、側壁部38は外側に膨出されており、その側壁部38の部分の内側には嵌合部45，46等が設けられずに配線空間48が形成され、その側壁部38の部分に配線空間48に連通する配線溝49が形成されている。

さらに、カバー部37には、各発光素子23から入射する光の配光を制御する複数のレンズ部51が一体に形成されている。レンズ部51は、各発光素子23に対向してカバー部37の内面から山状または円錐状に突出され、その頂部に発光素子23に対向する凹部52が形成されている。凹部52の内面が発光素子23からの光を入射する入射面53に形成され、レンズ部51の外側面が入射面53から入射した光を前方へ向けて全反射させる反射面54に形成され、カバー部37の前面が出射面55に形成されている。

次に、図１ないし図３に示すように、筐体12は、照明ユニット11を固定するシャーシ58、照明ユニット11の前側周辺部を覆う前面枠59、およびシャーシ58を天井等に支持するアングル60を備えている。

シャーシ58は、上面部61、およびこの上面部61の両側から下方へ折曲された側面部62を備えている。上面部61の中央には給電線が通る配線孔58aが形成され、側面部62には放熱器18の固定孔18cの位置に対応して複数の取付孔58bが形成されている。

前面枠59は、四角形枠状に形成され、前面部63、およびこの前面部63の周辺部に設けられた側面部64を備えている。側面部64には、シャーシ58および前面枠59と放熱器18とを固定するためのねじ65が挿通する複数の取付孔59aが形成されている。そして、ねじ65を前面枠59の取付孔59aからシャーシ58の取付孔58bを通じて放熱器18の固定孔18cに螺着することにより、放熱器18とシャーシ58と前面枠59とが一体的に固定され、前面枠59で発光モジュール16およびカバー19の側面を覆い、前面枠59がカバー19の前面よりも前方に突出される。

アングル60は、天井等に取り付けられ、照明ユニット11の光照射方向を調整するためにシャーシ58が角度調整可能に取り付けられている。

次に、電源装置13は、電源ボックス68内に収容され、シャーシ58の上面に設置されている。電源装置13は、外部から電源線によって交流電力を入力し、所定の直流電力に変換して各発光モジュール16に供給する。直流電力を各発光モジュール16に供給するのにコネクタ付の給電線が用いられ、この給電線がシャーシ58の配線孔58aおよび放熱器18の配線孔18bを通じて、各発光モジュール16のコネクタ24に電気的に接続されている。

そして、照明器具10を組み立てるには、まず、絶縁シート17および発光モジュール16を順に放熱器18に配置し、放熱器18の配線孔18aから引き出される電源装置13の給電線を発光モジュール16のコネクタ24に接続し、カバー19を発光モジュール16に被着し、ねじ40をカバー19の固定部41から放熱器18に螺着し、照明ユニット11を組み立てる。なお、例えば、放熱器18の配線孔18aから引き出される電源装置13の給電線を発光モジュール16のコネクタ24に接続し、発光モジュール16および絶縁シート17とカバー19とを組み合わせ、これら組み合わせたものを放熱器18に配置し、ねじ40をカバー19の固定部41から放熱器18に螺着してよく、どのような順序で照明ユニット11を組み立てても構わない。

照明ユニット11の組み立て状態では、ねじ40でカバー19が放熱器18に締め付け固定されることにより、カバー19の固定部41で基板22の内側部を放熱器18に押し付けるとともに、カバー19の押付部47で基板22の外周部を放熱器18に押し付け、基板22の接触面22bの全体が放熱器18に密着する。

また、カバー19が、放熱器18との間に、発光モジュール16の前面および側面を含めた全体を覆っている。

さらに、カバー19の固定部41に設けられた突出部43が基板22の孔部22cに嵌合するとともに、カバー19の嵌合部45に基板22の外周部が嵌合し、カバー19と基板22とが位置決めされている。そのため、カバー19の各レンズ部51と各発光素子23とがそれぞれ位置決めされる。

また、放熱器18の配線孔18bから引き出されている給電線は、カバー19の配線カバー部39に設けられている配線溝49を通じてカバー19内の配線空間48に入り、コネクタ24に接続されている。カバー19に配線カバー部39があることにより、給電線に無理な負荷が加わることなく給電線がコネクタ24に接続されている。

そして、電源装置13から直流電力を発光素子23に供給することにより、発光素子23が発光し、光がレンズ部51の入射面53に入射し、レンズ部51によって所定の配光に制御された光が出射面55すなわちカバー19の下面から照明空間に出射される。

このとき、カバー19にレンズ部51を一体に形成していることにより、発光素子23からの光はレンズ部51のみを透過して照明空間に出射されるため、光が別体のレンズとカバーをそれぞれ透過するような場合に比べて、光の透過損失を低減できる。

さらに、発光時に発光素子23が発生する熱は、基板22から放熱器18に伝わり、放熱器18の放熱フィン部30から空気中に放熱される。

このとき、カバー19の固定部41および押付部47で基板22の接触面22bの全体が放熱器18に密着されているため、基板22から放熱器18への熱伝導性がよく、発光素子23の放熱性能が高いため、発光素子23の過度な温度上昇を抑制し、発光素子23の発光効率を高く保つことができる。

このように、照明器具10によれば、光の透過損出を低減できること、および発光素子23の発光効率を高く保つことができることにより、光出力の効率を向上できる。

また、カバー19はカバー部37とともに側壁部38を備えているため、発光モジュール16の周辺部を覆うことができ、それにより、カバー19で発光モジュール16の全体を覆うことができる。

また、発光モジュール16のコネクタ24に対する給電線の接続方向Ａが基板22の一辺に沿って平行であるため、発光モジュール16を放熱器18に配置する際に、コネクタ24に対する給電線の接続方向Ａを、放熱器18から給電線が引き出される配線孔18bに向けることができ、コネクタ24に対する給電線の配線処理を容易にできる。

また、前面枠59がカバー19の周囲を覆うとともにカバー19の前面よりも前方に突出されているため、照明器具10の設置の際にカバー19が物に当たるのを防止でき、カバー19を保護することができる。

また、放熱器18は押出成形によって一体に形成しているため、放熱器18の製造性がよく、ダイカスト成形によって一体に形成された場合に比べて放熱器18の放熱性能を向上させることができる。

さらに、放熱器18には筐体12に取り付けるためのねじ止め部分を設けるが、仮に、本体部29の押出方向Ｐの側部にねじ止め部分を設ける場合には、本体部29の厚みを厚くする必要があるため、質量が増加し、材料費が高くなる。それに対して、本実施形態では、本体部29の押出方向Ｐに対して直交する方向の側部に取付部31を設けているため、本体部29の厚みを厚くする必要がなく、軽量化でき、材料費も低減できる。

さらに、放熱器18には押出方向Ｐに対して直交する方向の側部に筐体12に取り付けられる取付部31があることにより、筐体12は、放熱器18の押出方向Ｐに対して直交する方向の側面にのみ放熱器18との取付構造を備えていればよく、放熱器18の押出方向Ｐの側面を開放することができる。そのため、放熱フィン部30の押出方向Ｐの側面から、放熱フィン部30に対する空気の流れが確保され、放熱器18の放熱性能を向上させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

10 照明器具
12 筐体
16 発光モジュール
18 放熱器
22 基板
23 発光素子
29 本体部
30 放熱フィン部
31 取付部
65 ねじ
Ｐ 押出方向

Claims (1)

1. 筐体と；
   基板、およびこの基板に実装された複数の発光素子を有する発光モジュールと；
   押出成形によって押出方向に同一断面となるように一体に形成されており、前記発光モジュールを取り付ける本体部と、前記押出方向に対して直交する方向に並び前記本体部から上方に突出する複数の放熱フィン部と、前記本体部の前記押出方向に対して直交する方向の側部から上方に突設される取付部と、この取付部に設けられ前記筐体を通じてねじが螺着される固定孔とを有し、前記本体部から上方への前記取付部の突出高さが前記放熱フィン部の突出高さよりも低い放熱器と；
   を具備することを特徴とする照明器具。

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