JP2009004131A - 照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】支持体の撓みによる影響を緩和してLED基板を安定して支持する構造を備える照明装置を提供する。
【解決手段】LED5,5…が一面に実装されたLED基板4,4…と、LED基板4,4…を支持するフレーム2とを備える照明装置において、LED基板4,4…及びフレーム2間に介装された放熱板3を備え、LED基板4,4…を他面の全面にて放熱板3に取付けることにより、LED基板4,4…及び放熱板3間の伝熱面積を大きくしている。また、フレーム2に放熱板3の側に突出する突出面2e,2e…を設け、突出面2e,2e…に放熱板3を取付けて、放熱板3とフレーム2とを突出面2e,2e…にて密着させることにより熱伝達を良好にしている。LED5,5…にて発生した熱は、LED基板4,4…及び放熱板3を介してフレーム2に効率良く伝達されてフレーム2から外部に放熱されるから、放熱性を向上することができる。
【選択図】図4
【解決手段】LED5,5…が一面に実装されたLED基板4,4…と、LED基板4,4…を支持するフレーム2とを備える照明装置において、LED基板4,4…及びフレーム2間に介装された放熱板3を備え、LED基板4,4…を他面の全面にて放熱板3に取付けることにより、LED基板4,4…及び放熱板3間の伝熱面積を大きくしている。また、フレーム2に放熱板3の側に突出する突出面2e,2e…を設け、突出面2e,2e…に放熱板3を取付けて、放熱板3とフレーム2とを突出面2e,2e…にて密着させることにより熱伝達を良好にしている。LED5,5…にて発生した熱は、LED基板4,4…及び放熱板3を介してフレーム2に効率良く伝達されてフレーム2から外部に放熱されるから、放熱性を向上することができる。
【選択図】図4
Description
本発明は、発光ダイオード(以下、LEDという)を光源とした照明装置に関する。
従来、室内又は屋外の照明用の光源として、白熱電球及び蛍光灯が主として用いられている。近年、これらの光源に代えて、低消費電力かつ長寿命であるという特徴を有するLEDを光源として用いた照明装置が種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に開示された照明装置は、複数のLEDをその端子により起立させた状態にてLED基板に取付けて、扁平な直方体状の外装材の一面に形成された複数の貫通孔に前記複数のLEDを差し込むことにより、LEDの取付け姿勢を支持するように構成されている。LED基板は、基板背面の長手方向に沿う両端部の一部に、断面L字形状のアルミニウム製の補強部材を介することにより、外装材の内部に位置決めして取付けられている。
特開2004−303614号公報
しかし、上記従来の照明装置においては、LED基板の一部のみにしか補強部材を当てておらず、LED基板を十分に補強して支持できていないという問題があった。特に、基板内に設けられるLED基板及び電源回路等の重みまたは外部からの衝撃によって、外装材(照明装置の筐体である支持体)に撓みが生じた場合において、LED基板を安定して支持することができていなかった。
また、複数のLEDを用いる照明装置においては、LEDにより発生する熱量が大きくなるため、LEDの温度が上昇して、封止樹脂の劣化が早くなりLEDの寿命特性が悪化すると共に、発光効率が低下し、必要な光量を確保し難くなるという問題が生じる虞があった。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、支持体の撓みによる影響を緩和してLED基板を安定して支持する構造を備える照明装置を提供することを目的とする。また、さらに別の目的としては、LEDからの発熱を支持体に効率良く伝達して、放熱性を向上することができる照明装置を提供することである。
本発明に係る照明装置は、複数のLEDが装着されたLED基板を支持体で支持する照明装置において、支持体は補強面を有し、LED基板は、補強面に面的に当接してなることを特徴とする。
本構成により、支持体の撓みによる影響を緩和してLED基板を安定して支持することが可能となる。
本発明に係る照明装置は、さらに、LED基板は、LEDからの熱を支持体に伝える放熱板を介して補強面に当接してなることを特徴とする。
本構成により、LEDからの発熱を支持体に効率良く伝達して、放熱性を向上することが可能となる。
本発明に係る照明装置は、複数のLEDが装着されたLED基板と、LED基板を支持する支持体と、LEDからの熱を支持体に伝える放熱板とを有する照明装置において、支持体は、放熱板を補強して支持する補強面を有し、LED基板と放熱板及び放熱板と補強面が夫々、面を当接して積層されることを特徴とする。
本構成により、支持体の撓みによる影響を緩和してLED基板を安定して支持し、かつ
LEDからの発熱を支持体に効率良く伝達して放熱性を向上することが可能となる。
LEDからの発熱を支持体に効率良く伝達して放熱性を向上することが可能となる。
本発明に係る照明装置は、さらに、補強面は、支持体からLED基板の側に突出した面であることを特徴とする。
本構成により、照明装置の支持体外部に突出されることなく、放熱板またはLED基板を補強し支持する補強面を設けることができる。
本発明に係る照明装置は、さらに、補強面は複数面からなり、複数の補強面により、LED基板および/または放熱板を支持していることを特徴とする。
本構成により、一面で放熱板を支持するのではなく、バランスを取って部分的に支持することにより、支持体の撓みに沿ってそのまま放熱板が撓むことなく、支持体と放熱板の間の空間にて撓みを吸収して緩和し、安定して放熱板を支持する事が可能となる。
本発明に係る照明装置は、さらに、放熱板は一枚の平板であることを特徴とする。
本構成により、本発明に係る照明装置は、一枚の平板を放熱板として用いており、放熱板の形状を適切に選定することにより、放熱性を向上することができる共に、支持体を補強して支持体が撓むことを防止することができる。
本発明によれば、LED基板、放熱板及び支持体を階層的に密接して設けているから、LEDからの熱を支持体に効率良く伝達して、放熱性を向上することができる。
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る照明装置を示す斜視図であり、図2は、実施の形態1に係る照明装置の分解斜視図である。図3は、実施の形態1に係る照明装置の外観図であり、図4は図3のIV−IV線による部分断面図である。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る照明装置を示す斜視図であり、図2は、実施の形態1に係る照明装置の分解斜視図である。図3は、実施の形態1に係る照明装置の外観図であり、図4は図3のIV−IV線による部分断面図である。
図において1は、樹脂製または金属製の外形フレームであり、外形フレーム1は、矩形窓を有する矩形枠部1aと、該矩形枠部1aの端縁から略直交して一方向に延びる矩形状の4側壁1b,1b…とを備えている。
この外形フレーム1には、図1に示すように、金属製のフレーム(支持体)2が内嵌してあり、外形フレーム1及びフレーム2により照明装置の外装材を構成している。
フレーム2は、図2に示すように、矩形状の底板2aと、該底板2aの端縁から略直交して延びる矩形状の複数の立ち上がり部2b,2b,2c,2c,2d,2d…とを備えている。底板2aには、立ち上がり部2b,2b,2c,2c,2d,2d…と同方向(LED基板が取付けられる側の方向)に突出する矩形状の突出面2e,2e…が底板2aの4辺に沿うように夫々形成してある。突出面2e,2e…は、例えばプレス加工等により、図4に示すように、同一の肉厚にて出っ張らせるように形成されており、底面と平行をなす平面である。また、突出面2e,2e…には、ねじ穴2f,2f…が夫々4箇所設けてある。
フレーム2の突出面2e,2e…にはアルミニウム製の放熱板3を面的に当接して取付けてあり、複数の突出面2eは放熱板3を補強して支持する補強面である。複数の突出面2eは同一の肉厚であるので、複数の突出面2eで放熱板3を支持しても、放熱板3を、支持体2の底板2aに平行に保つことができる。さらに、一つの面で全面的に放熱板3を支持するのではなく、複数の突出面2eにて、バランスを取って部分的に支持することにより、支持体2の撓みに沿ってそのまま放熱板3が撓むことなく、支持体2と放熱板3の間の空間にて撓みを吸収して緩和し、安定して放熱板3を支持する事が可能となる。
放熱板3は、フレーム2の底板2aより若干小さい矩形状の平板であり、放熱板3には、中央部分に矩形窓3aが形成されている。また、放熱板3には、フレーム2の突出面2e,2e…に設けられたねじ穴2f,2f…に対応する位置に貫通孔3b,3b…が夫々設けてある。更に、放熱板3には、LED基板を取付けるためのねじ穴3c,3c…が設けてある。
放熱板3には、図1に示すように、細長い矩形状の複数(図において8つ)のLED基板4,4…が放熱板3の形状に沿うように配してある。LED基板4,4…は、ガラス繊維を含有するエポキシ樹脂製の平板であり、熱伝導性を良好にするために肉厚を薄くしてある。
LED基板4,4…には、複数個直列に接続されたLED5,5…が4列並列に配して実装してある。図中に直方体にて示しているLED5,5…は、LED素子と、外気から遮断すべく、該LED素子を封止する封止樹脂と、入力及び出力電極とを備えてなる表面実装型LEDである。
このようなLED基板4,4…は、該LED基板4,4…の4隅に夫々設けられた貫通孔(図示せず)にねじ41,41…を挿通させて、ねじ41,41…を放熱板3に設けられたねじ穴3c,3c…に螺合させることにより、放熱板3に取付けてある。これにより、LED基板4,4…は、非実装側の全面にて放熱板3に密着して接することになるから、LED基板4,4…及び放熱板3間の伝熱面積を大きくすることができると共に、LED基板4,4…の撓みを防止することができる。
LED基板4,4…の非実装側の面には、LED基板4,4の表面に実装されるLED5,5…の位置に対応して、放熱用の金属パターン(図示せず)が形成してある。なお、LED基板4,4…と放熱板3との間には、熱伝導シート又はグリースを介装する方が望ましい。また、例えばスルーホール等にて導通することによりLED基板4,4…に回路を形成する場合は、LED基板4,4…と放熱板3との間を絶縁すべく、熱伝導性樹脂(例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂)製の伝熱シートを用いることが好ましい。
更に、LED基板4,4…が取付けられた放熱板3は、LED基板4,4…の長手方向に等配をなして各2箇所に設けられた貫通孔(図示せず)、放熱板3に設けられた貫通孔3b,3b…及びフレーム2の突出面2e,2e…に設けられたねじ穴2f,2f…に、ねじ42,42…を螺合させることにより、図4に示す如く、フレーム2の突出面2e,2e…に密着させて取付けてある。これにより、LED5,5…からLED基板4,4…を介して放熱板3に伝達された熱は、放熱板3に密着している突出面2e,2e…に効率良く伝達することができる。また、LED基板4、放熱板3及び突出面2e,2e…に対応するねじ穴を設けて共通のねじ42にて一体的に固定しているので、それぞれの当接する面の密着性が向上する。さらに、共通のねじ42を用いることにより、部品点数の削減と製造の容易化が可能となる。
なお、図2に示す如く、フレーム2の突出面2e,2e…のねじ穴2f,2f…は、突出面2e,2e…の長手方向の両端から等しい位置に設けており、これによりフレーム2の突出面2e,2e…及びLED基板4,4…の長手方向の中心位置を略一致させてある。
フレーム2には、LED5,5…が実装されたLED基板4,4…を覆うように、図2に示す如く、扁平なU字形の断面形状を有する拡散板6が設けてある。拡散板6は、矩形の平板6aと、該平板6aの両端から直交する方向に延びる矩形の2側壁6b,6bとを備えている。拡散板6は、フレーム2の立ち上がり部2b,2bの間に2側壁6b,6bにて嵌め込まれており、この状態にて、外形フレーム1及びフレーム2が嵌めあわされることにより固定されている。拡散板6は、拡散剤が添加された乳白色の樹脂である。拡散板6の樹脂中に添加された拡散剤により、屈折率の不連続変化箇所が樹脂中に存在することになり、この屈折率の不連続変化箇所にてLED5,5…からの光が散乱されるから、LED5,5…からの光が和らげられることになる。
なお、図示していないが、照明装置の内部の中央部近傍には、電源回路部品が実装された基板が取付けてある。電源回路部品は、交流電流を直流電流に整流する全波整流部とLED5,5…の順電流を一定にする定電流部とを備えている。
以上のように構成された照明装置は、例えば、円環状の蛍光灯(例えば、サークライン(登録商標)型蛍光灯)の代替として、拡散板6の側が下になるように天井に取付けられ、商用電源に接続される。電源の投入に伴い電源回路にて整流された直流電流が、LED5,5…に供給され、LED5,5…が点灯する。
本実施の形態に係る照明装置において、LED5,5…の発光に伴って、LED5,5…が発する熱は、LED基板4,4…及び放熱板3を介してフレーム2に伝達され、フレーム2から外部に放熱される。
LED基板4,4…を非実装側の全面にて放熱板3に取付けて、LED基板4,4…及び放熱板3間の伝熱面積を大きくしているから、LED5,5…にて発生した熱を、LED基板4,4…を介して放熱板3に効率良く伝達することができ、放熱性を向上することができる。
また、フレーム2に設けた突出面2e,2e…に放熱板3を取付けることにより、放熱板3とフレーム2とを突出面2e,2e…にて密着させているから、LED5,5…にて発生した熱を、放熱板3を介してフレーム2に効率良く伝達してフレーム2から外部に放熱することができ、放熱性を更に向上することができる。
なお、LED基板4と放熱板3及び放熱板3と突出面2eが夫々、面を当接して一体的に密着して積層されているので、効率的な熱伝達とLED基板の安定的な支持がなされている。
また、フレーム2の突出面2e,2e…とLED基板4,4…の長手方向の中心位置を略一致させているから、高温になりやすいLED基板4,4…の中心寄りに位置するLED5,5…にて発生した熱をフレーム2に効率良く伝達することができる。
また、一枚の平板を放熱板3として用いており、LED基板4,4…により発熱量に不均衡がある場合に、放熱板3にて不均衡が緩和されるから、一部のLED5,5…が高温になることを抑制することができる。
更に、LED基板4,4…が全面にて放熱板3に密着させて取付けてあるから、LED基板4,4…の撓みを防止することができる。フレーム2に突出面2e,2e…を設けることにより、平板にするよりも同じ肉厚で強度を増すことができ、軽量化を図りつつ、フレーム2が撓むことを防止することができる。放熱板3をフレーム2の底板2aより若干小さい一枚の平板としており、フレーム2の補強部材としての役割も果たすから、軽量化を図りつつ、フレーム2が撓むことを防止することができる。
なお、本実施の形態において、LED基板4,4…をフレーム2の周辺に沿うように配置しているが、これに限定されないのは言うまでもない。
また、放熱板3とLED基板4,4…の配置面積とを略等しくしているが、放熱板3の面積をより大きくする方が望ましい。このとき、突出面2e,2e…の面積を併せて大きくすることがより望ましい。
(実施の形態2)
図5は、本発明の実施の形態2に係る照明装置を示す斜視図であり、図6は、実施の形態2に係る照明装置の分解斜視図である。図7は、実施の形態2に係る照明装置の外観図であり、図8は図7のVIII−VIII線による部分断面図である。
図5は、本発明の実施の形態2に係る照明装置を示す斜視図であり、図6は、実施の形態2に係る照明装置の分解斜視図である。図7は、実施の形態2に係る照明装置の外観図であり、図8は図7のVIII−VIII線による部分断面図である。
図において12は、金属製のフレームであり、フレーム12は、細長い矩形状の底板12aと、該底板12aの端縁から略直交して延びる複数の立ち上がり部12b,12b,12c,12d,12dとを備えている。底板12aには、立ち上がり部12b,12b,12c,12d,12dと同方向の側に突出する矩形状の突出面12e,12e…が底板12aの2つの長辺に沿うように夫々形成してある。突出面12e,12e…は、例えばプレス加工等により、図8に示すように、同一の肉厚にて出っ張らせるように形成されており、底面と平行をなす平面である。また、突出面12e,12e…には、図6に示すように、ねじ穴12f,12f…が夫々4箇所設けてある。
フレーム12の突出面12e,12e…には、アルミニウム製の放熱板13が取付けてある。放熱板13は、フレーム12の底板12aより若干小さい矩形状の平板であり、放熱板13には、中央部分に矩形窓13aが形成されている。また、放熱板13には、フレーム12の突出面12e,12e…に設けられたねじ穴12f,12f…に対応する位置に貫通孔13b,13b…が夫々設けてある。更に、放熱板13には、LED基板を取付けるためのねじ穴13c,13c…が設けてある。
放熱板13には、図5に示すように、LED5,5…が実装された細長い矩形状の複数(図において8つ)のLED基板4,4…が放熱板13の2つの長辺に沿うように配してある。LED基板4,4…及びLED5,5…については、実施の形態1と同様であるので、詳細な説明は省略する。
このようなLED基板4,4…は、該LED基板4,4…の4隅に設けられた貫通孔(図示せず)に、ねじ45,45…を挿通させて、ねじ45,45…を放熱板13に設けられたねじ穴13c,13c…に螺合させることにより、LED基板4,4…の非実装側の全面を放熱板13に密着させて取付けてある。
更に、LED基板4,4…が取付けられた放熱板13は、LED基板4,4…の長手方向に等配をなして各2箇所に設けられた貫通孔(図示せず)、放熱板13に設けられた貫通孔13b,13b…及びフレーム12の突出面12e,12e…に設けられたねじ穴12f,12f…に、ねじ46,46…を螺合させることにより、図8に示す如く、フレーム12の突出面12e,12e…に放熱板13を密着させて取付けてある。なお、図6に示す如く、フレーム12の突出面12e,12e…のねじ穴12f,12f…は、突出面12e,12e…の長手方向の両端から等しい位置に設けてあり、これによりフレーム12の突出面12e,12e…及びLED基板4,4…の長手方向の中心位置を略一致させてある。
フレーム12の一端側には、電源回路部品18が実装された電源回路基板18aが取付けてある。電源回路基板18aは、矩形の平板であり、フレーム12にねじ止めしてある。電源回路部品は、交流電流を直流電流に整流する全波整流部とLED5,5…の順電流を一定にする定電流部とを備えている。
更に、フレーム12には、LED5,5…が実装されたLED基板4,4…を覆うように、図6に示す如く、扁平なU字形の断面形状を有する拡散板16が設けてある。拡散板16は、矩形の平板16aと、該平板16aの両端から直交する方向に延びる矩形の2側壁16b,16bとを備えている。拡散板16は、2側壁16b,16b間に、フレーム12の立ち上がり部12b,12bを嵌め込むことにより、フレーム12に取付けてある。
拡散板16が取付けられたフレーム12の長手方向の両端部には、押さえ部17a,17bが夫々両側から差し込まれ、フレーム12に固定してある。
以上のように構成された照明装置は、例えば、直管型の蛍光灯の代替として、拡散板16の側が下になるように天井に取付けられ、商用電源に接続される。電源の投入に伴い電源回路にて整流された直流電流が、LED5,5…に供給され、LED5,5…が点灯する。
本実施の形態に係る照明装置において、LED5,5…の発光に伴って、LED5,5…が発する熱は、LED基板4,4…及び放熱板13を介してフレーム12に伝達され、フレーム12から外部に放熱される。
LED基板4,4…を非実装側の全面にて放熱板13に取付けて、LED基板4,4…及び放熱板13間の伝熱面積を大きくすると共に、フレーム12に設けた突出面12e,12e…に放熱板13を取付けることにより、放熱板13とフレーム12とを突出面12e,12e…にて密着させて熱伝達を良好にしているから、LED5,5…にて発生した熱を、LED基板4,4…及び放熱板13を介してフレーム12に効率良く伝達してフレーム12から外部に放熱することができ、放熱性を向上することができる。
また、フレーム12の突出面12e,12e…とLED基板4,4…の長手方向の中心位置を略一致させているから、高温になりやすいLED基板4,4…の中心寄りに位置するLED5,5…にて発生した熱をフレーム12に効率良く伝達することができる。
また、一枚の平板を放熱板13として用いており、LED基板4,4…により発熱量に不均衡がある場合に、放熱板13にて不均衡が緩和されるから、一部のLED5,5…が高温になることを抑制することができる。放熱板12の面積をLED基板4,4…の配置面積よりも大きくして、放熱面積を大きくしているから、放熱性をより向上することができる。
更に、LED基板4,4…が全面にて放熱板13に密着させて取付けてあるから、LED基板4,4…の撓みを防止することができる。フレーム12に突出面12e,12e…を設けることにより、平板にするよりも同じ肉厚で強度を増すことができ、軽量化を図りつつ、フレーム12が撓むことを防止することができる。放熱板13をフレーム12の底板2aより若干小さい一枚の平板としており、部品点数の削減を図ると共に、軽量化を図りつつ、フレーム12が撓むことを防止することができる。
なお、以上の第1と第2の実施の形態において、フレーム及び放熱板の素材として、熱伝導性の良いアルミニウムを用いているが、他の金属でも熱伝導性が良い素材であれば、好適に用いることができる。また、金属に限らず、樹脂等であってもよい。フレームの素材として、強度のある素材を用いれば、フレームの強度を上げる効果があり、照明装置の信頼性の面からより望ましい。
また、一枚の放熱板に全てのLED基板4,4…を取付けているが、これに限定されず、複数の放熱板を用い、例えば、一枚の放熱板に2又は4枚のLED基板4,4…を取付けるようにしてもよい。また、LED基板4に十分な放熱性があれば、放熱板を介せず直接突出面にLED基板4を面的に当接することも可能である。
また、突出面の形状は、上記実施形態の形状に限られるものではなく、フレームの形状、放熱板の形状及びLED基板の形状等の条件により、別の形状であってもよい。さらに突出面の数も、放熱板をバランスよく補強し支持できる数であればよく、設ける位置は対称性があることが好ましい。
更に、本発明は、その他、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内において種々変更した形態にて実施することが可能であることは言うまでもない。
1 外形フレーム
2,12 フレーム(支持体)
2e,12e 突出面(補強面)
3,13 放熱板
4 LED基板
5 LED
6,16 拡散板
2,12 フレーム(支持体)
2e,12e 突出面(補強面)
3,13 放熱板
4 LED基板
5 LED
6,16 拡散板
Claims (6)
- 複数のLEDが装着されたLED基板を支持体で支持する照明装置において、
前記支持体は補強面を有し、
前記LED基板は、前記補強面に面的に当接してなることを特徴とする照明装置。 - 前記LED基板は、前記LEDからの熱を前記支持体に伝える放熱板を介して前記補強面に当接してなることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
- 複数のLEDが装着されたLED基板と、該LED基板を支持する支持体と、前記LEDからの熱を支持体に伝える放熱板とを有する照明装置において、
前記支持体は、前記放熱板を補強して支持する補強面を有し、
前記LED基板と前記放熱板及び前記放熱板と前記補強面が夫々、面を当接して積層されることを特徴とする照明装置。 - 前記補強面は、前記支持体から前記LED基板の側に突出した面であることを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の照明装置。
- 前記補強面は複数面からなり、
前記複数の補強面により、前記LED基板および/または前記放熱板を支持していることを特徴とする請求項1から4の何れかに記載の照明装置。 - 前記放熱板は一枚の平板であることを特徴とする請求項2から5の何れか一つに記載の照明装置。
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