JP2009266703A

JP2009266703A - 埋込形照明器具

Info

Publication number: JP2009266703A
Application number: JP2008116472A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Shimizu; 圭一清水
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2008-04-26
Filing date: 2008-04-26
Publication date: 2009-11-12

Abstract

【課題】発光素子が実装された基板の温度上昇を効果的に抑制し、高気密・高断熱住宅に設置するのに適する埋込形照明器具を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、発光素子１１を実装した基板４と、基板取付面１０を有するとともに、一端側に接合部を備えた熱伝導性の本体２と、本体２の接合部に対向する接合部を有する熱伝導性の化粧枠３と、基板取付面１０と基板４との間に介在し、基板取付面１０を気密的に閉塞する熱伝導性の閉塞部材１２と、本体２の接合部と化粧枠の接合部との間に介在し、これら接合部を気密的に閉塞する熱伝導性の閉塞部材１４とを具備する埋込形照明器具１である。
【選択図】図３

Description

本発明は、いわゆる高気密・高断熱住宅に適するＬＥＤ等の発光素子を用いた埋込形照明器具に関する。

ＬＥＤ等の発光素子は、その温度が上昇するに従い、光出力の低下とともに寿命にも影響を与える。このため、ＬＥＤやＥＬ素子等の固体発光素子を光源とする照明器具では、寿命、効率の諸特性を改善するために発光素子の温度上昇を抑制する必要がある。そこで、例えば、埋込形のＬＥＤ照明器具において、反射板を化粧枠と一体に放熱性の高い材料で形成し、反射板にＬＥＤ素子が実装された基板を接合して、ＬＥＤ素子の放熱を図るものが提案されている（特許文献１参照）。

一方、住宅の気密性、断熱性を高め、省エネルギーや生活環境の快適性を追求する高気密・高断熱住宅化が進められている。この高気密・高断熱住宅に設置される照明器具においては、その設置環境からして一層温度上昇が問題視される。つまり、図８に示すように、この種、住宅の天井裏は、断熱、遮音施工されており、断熱材が敷設されている。したがって、設置される照明器具は、その天井に埋め込まれる部分が断熱材で覆われることになり、放熱の促進が妨げられることになるからである。また、温度上昇の問題の他に、高気密・高断熱住宅に望ましい照明器具の構成とする課題がある。
特開２００４−１７９０４８号公報

しかしながら、特許文献１には、ＬＥＤ素子の放熱を図るＬＥＤ照明器具の構成が示されてはいるが、高気密・高断熱住宅に設置する考慮は何らなされておらず、また、勿論、その具体的構成も開示されていない。

本発明は、上記事情に基づきなされたもので、発光素子が実装された基板の温度上昇を効果的に抑制し、高気密・高断熱住宅に設置するのに適する埋込形照明器具を提供することを目的とする。

請求項1に記載の埋込形照明器具は、表面側に発光素子を実装し、裏面側に電気接続部材を導出した基板と；前記電気接続部材が挿通する挿通孔が形成され基板が取付けられる基板取付面を有するとともに、一端側に接合部を備えた熱伝導性の本体と；前記本体の接合部に対向する接合部を有し、この接合部を本体の接合部に対向位置させて本体に取付けられる熱伝導性の化粧枠と；前記基板取付面と基板との間に介在し、基板取付面の挿通孔に対向する導出口を有し、基板取付面を気密的に閉塞する熱伝導性の閉塞部材と；前記本体の接合部と化粧枠の接合部との間に介在し、これら接合部を気密的に閉塞する熱伝導性の閉塞部材と；前記電気接続部材に接続され、発光素子を点灯制御する点灯回路装置と；を具備することを特徴とする。

本発明及び以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義及び技術的意味は次による。発光素子とは、ＬＥＤや有機ＥＬ等である。発光素子の実装は、チップ・オン・ボード方式や表面実装方式によって実装するのが好ましいが、本発明の性質上、実装方式は特に限定されず、例えば、砲弾型のＬＥＤを用いて基板に実装してもよい。また、発光素子の実装個数には特段制限はない。

請求項２に記載の埋込形照明器具は、表面側に発光素子を実装し、裏面側に電気接続部材を導出した基板と；前記電気接続部材に接続され発光素子を点灯制御する点灯回路装置を収納し、一端側に接合部を備えた熱伝導性の本体と；前記電気接続部材が挿通する挿通孔が形成され、基板が取付けられる基板取付面を有するとともに、前記本体の接合部に対向する接合部を有し、この接合部を本体の接合部に対向位置させて本体に取付けられる熱伝導性の化粧枠と；前記基板取付面と基板との間に介在し、基板取付面の挿通孔に対向する導出口を有し、基板取付面を気密的に閉塞する熱伝導性の閉塞部材と；前記本体の接合部と化粧枠の接合部との間に介在し、これら接合部を気密的に閉塞する遮熱性又は熱伝導性の閉塞部材と；を具備することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、発光素子が実装された基板の温度上昇を効果的に抑制し、高気密・高断熱住宅に設置するのに適する埋込形照明器具を提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、本体の接合部と化粧枠の接合部との間に遮熱性の閉塞部材を介在させた場合には、発光素子から発生する熱と、点灯回路装置から発生する熱との放熱経路は分離されるので、両者から発生した熱がお互いに影響し合うことを抑制でき効率よく放熱できる。さらに、高気密・高断熱住宅に設置するのに適する埋込形照明器具を提供できる。また、本体の接合部と化粧枠の接合部との間に熱伝導性の閉塞部材を介在させた場合には、請求項１に記載の発明と同様な効果を奏することができる。

以下、本発明の埋込形照明器具の第１の実施形態について図１乃至図５を参照して説明する。図１は、照明器具の斜視図、図２は、同平面図、図３は、同中心線を境に右半分の一部を断面して示す正面図、図４は、閉塞部材を示す斜視図、図５は、照明器具の一部を断面して示す分解正面図である。

図１において、この埋込形照明器具１は、熱伝導性の筒状本体２と、この筒状本体２に取付けられた熱伝導性の化粧枠３と、同じく筒状本体２に取付けられ、発光素子が実装された基板４と、筒状本体２内に収納された点灯回路装置を含む電源ユニット５と、反射体６及び反射体６の前方に配設された透光性カバー７とを備えている。また、筒状本体２の外面には、端子台８が配置されており、化粧枠３には、一対の取付け用板ばね９が装着されている。

図２乃至図５において（主として図３を参照）、筒状本体２は、アルミダイカスト製の熱伝導良好な材料で形成されており、その外面が白色のメラミン樹脂系塗料によって焼付塗装されており、略四角柱の筒状部２ａと、この筒状部２ａに連なる短円筒状の接合部２ｂとから構成されている。なお、勿論、熱伝導性を担保できれば、他の材料で形成してもよい。そして、筒状部２ａと接合部２ｂとの境目には、これらを区画するように基板取付面１０が形成されており、この基板取付面１０には、略楕円形状の挿通孔１０ａ及びねじ貫通孔１０ｂが形成されている。したがって、接合部２ｂは、基板取付面１０の周囲を包囲するように形成されている。

筒状部２ａには、電源ユニット５が収納されている。電源ユニット５は、回路基板５ａに整流器、コンデンサ、スイッチング素子としてのトランジスタ等の部品を実装して構成されており、その電源ユニット５の点灯回路装置によって発光素子を点灯制御するものである。なお、電源ユニット５は、端子台８に電気的に接続されており、端子台８は、商用電源に接続されるようになっている。また、筒状本体２の外面には、縦方向に延びる複数の放熱フィン２ｃが形成されている。

次に、基板４の表面側には、光源となる発光素子が設けられている。ここで発光素子は、ＬＥＤチップ１１であり、このＬＥＤチップ１１は、表面実装方式で複数個基板４に実装されている。基板４は、絶縁材又は金属の略円形の平板からなり、中央部にねじ貫通孔４ａが形成されている。基板４を絶縁材とする場合には、放熱特性が比較的良好で、耐久性に優れたセラミック材料又は合成樹脂材料を適用できる。合成樹脂材料を用いる場合には、例えば、ガラスエポキシ樹脂等で形成できる。また、金属製とする場合は、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れた材料を適用するのが好ましい。

さらに、基板４の裏面側には、各ＬＥＤチップ１１と接続された電気接続部材として接続端子４ｂが導出されている。接続端子４ｂからはリード線４ｃが導出されており、このリード線４ｃは、前記電源ユニット５のコネクタに接続されている。なお、電気接続部材は、ソケット形式のものであっても、半田付けされたリード線形式のものであってもよく、形式は問わず、電源ユニット５と接続するために基板４の裏面側から導出されるものであればよい。

そして、基板４は、基板４の裏面側と基板取付面１０との間に熱伝導性の閉塞部材１２を介して取付けられている。この閉塞部材１２は、例えば、低硬度の放熱シリコーンゴムシートで構成され、熱伝導性、難燃性、柔軟性及び密着性が良好な性質を有する。具体的には、図４（ａ）に示すように、略円板状をなし、中央部にねじ貫通孔１２ａが形成され、その側方に前記基板取付面１０の挿通孔１０ａと対向する方形状の挿通口１２ｂが形成されている。なお、この挿通口１２ｂは、例えば、十字状の切り込みによって形成してもよい。

次に、基板４の表面側には、白色のポリカーボネートやＡＳＡ樹脂等によって形成された反射体６が配設されている。反射体６は、ＬＥＤチップ１１から放射される光を配光制御し、効率的に照射する機能をなしている。これら、反射体６、基板４及び閉塞部材１２は、基板取付面１０の内側から、基板取付面１０のねじ貫通孔１０ｂ、閉塞部材１２のねじ貫通孔１２ａ及び基板４のねじ貫通孔４ａを貫通し、反射体６にねじ込まれる１本のねじ１３によって共締めされ、基板取付面１０に取付けられている。この取付け状態においては、基板４の裏面側から導出する接続端子４ｂは、閉塞部材１２の挿通口１２ｂ、基板取付面１０の挿通孔１０ａを貫通し、筒状部２ａ内に導出されている。一方、閉塞部材１２は、基板取付面１０と基板４との間に介在し、基板４と協働して基板取付面１０の挿通孔１０ａを気密的に閉塞するように作用している。

化粧枠３は、略傘状に形成され、アルミダイカスト製の熱伝導良好な材料で形成されており、その内外面が白色のメラミン樹脂系塗料によって焼付塗装されている。また、末広がり状の開口端部には、フランジ３ａが形成されており、他端部側には、筒状本体２の接合部２ｂと対向するように円周状に接合部３ｂが形成されている。さらに、接合部３ｂの内周側には、開口を覆う透光性のカバー７が配設されている。加えて、外周面には、一対の取付け用板ばね９が装着されている。

そして、化粧枠３は、筒状本体２の接合部２ｂと化粧枠３の接合部３ｂとの間に熱伝導性の閉塞部材１４を介してねじ１５によって筒状本体２に取付けられている。この閉塞部材１４は、前記閉塞部材１２と同様に、例えば、低硬度の放熱シリコーンゴムシートで構成され、熱伝導性、難燃性、柔軟性及び密着性が良好な性質を有する。具体的には、図４（ｂ）に示すように、リング状に形成されており、３箇所にねじ１５が貫通するねじ貫通孔１４ａが形成されている。したがって、化粧枠３の取付け状態においては、筒状本体２の接合部２ｂと化粧枠３の接合部３ｂとの間は、閉塞部材１４によって気密的に閉塞されるようになる。特に、アルミダイカストで部材を構成する場合は、その表面が粗面になり易く、その接合部２ｂ、３ｂを直接的に接合すると、相互の密着性が劣るものとなるが、前記のような閉塞部材１４を介在させることは、密着性の点において極めて有効である。

さらに、筒状本体２の接合部２ｂ、閉塞部材１２及び化粧枠３の接合部３ｂとの寸法関係について図５を参照して説明する。筒状本体２の接合部２ｂの接合面の幅寸法をＷ１、閉塞部材１２の幅寸法をＷ２、化粧枠３の接合部の接合面の幅寸法をＷ３とすると、これらは、Ｗ１＜Ｗ３＜Ｗ２の関係にある。つまり、熱の発生源側である筒状本体２の接合面の幅寸法より、熱を受けて放熱する側である化粧枠３の接合面の幅寸法が広く、また、そこに介在する閉塞部材１２の幅寸法を化粧枠３の接合面の幅寸法より広く設定したものである。したがって、筒状本体２から化粧枠３への熱伝導が効率的に行われ、また、例え、筒状本体２と化粧枠３との接合面に寸法誤差やずれが生じても、前記寸法関係に設定したことにより、寸法誤差やずれを吸収することが可能で熱伝導、放熱の促進を妨げることがない。

次に、本実施形態の埋込形照明器具１の使用状態を説明する。まず、照明器具１の天井への取付けにあたっては、取付け用板ばね９をその弾性力に抗して押しつぼめ、天井の器具取付孔内に下方から器具１を挿入し、取付け用板ばね９から手を離し器具１を押上げる。これに応じて、板ばね９が外側に弾性的に拡開し、器具取付孔の周縁に当接するとともにフランジ３ａが器具取付孔の周辺の天井に圧接し、この圧接力で器具１が天井の裏側に埋込まれた状態で天井に支持される。

このように設置された照明器具１において、電源ユニット５に通電されると、点灯回路装置９が動作して基板４に電力が供給され、ＬＥＤチップ１１が発光する。ＬＥＤチップ１１から出射された光の多くは直接透光性カバー７を通過して前方に照射され、一部の光は反射体２の反射面に反射されて透光性カバー７を通過して前方に照射される。一方、これに伴いＬＥＤチップ１１から発生する熱は、基板４の裏面から閉塞部材１２を介して基板取付面１０へ伝わり、さらに、筒状本体２の筒状部２ａへ伝導され、その伝導過程での放熱を伴いながら放熱される。また、筒状本体２の接合部２ｂへ伝導した熱は、閉塞部材１４を介して化粧枠３の接合部３ｂへ伝わり、さらに、フランジ３ａへ伝導され、その伝導過程での放熱を伴いながら放熱される。また、閉塞部材１２は、放熱、熱伝導ばかりではなく、基板取付面１０を気密を高めるように閉塞し、閉塞部材１４は、筒状本体２の接合部２ｂと化粧枠３の接合部３ｂとの間を気密を高めるように閉塞しているので、室内側と照明器具１の埋め込み側、すなわち、天井の裏側とを気密的に遮断することができ、高気密・高断熱住宅に適用するのに好適な構成となっている。

なお、本実施形態では、電源ユニット５を筒状本体２に収納する形式の照明器具１について説明したが、電源ユニット５を別置の形式とした照明器具についても適用可能である。また、閉塞部材１２及び１４は、同一の材料を用いるのが好ましいが、必ずしも同一の材料を用いる必要はない。熱伝導性を有し、構造的に気密性を満足できるものであれば、異なる材料を用いてもよい。

以上のように本実施形態によれば、発光素子が実装された基板４の温度上昇を効果的に抑制でき、さらに、閉塞部材１２及び１４は、放熱作用ばかりではなく、室内側と照明器具１の埋め込み側との気密性、遮音性の向上に機能しているので高気密・高断熱住宅に設置するのに適する埋込形照明器具１を提供できる。

次に、本発明の埋込形照明器具の第２の実施形態について図６（実施例１、実施例２）及び図７（実施例３）を参照して説明する。図６及び図７は、中心線を境に右半分の一部を断面して示す正面図であり、図７（ａ）は、分解正面図、図７（ｂ）は、照明器具１が天井に設置された状態の要部を示す説明図である。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し、重複した説明は省略する。

（実施例１）図６において、本実施例では、基板４を化粧枠３に取付け、また、筒状本体２の接合部２ｂと化粧枠３の接合部３ｂとの間に遮熱性の閉塞部材１４-2を介在させたものである。すなわち、化粧枠３の接合部３ｂの内周側に、基板取付面１０-2が形成されており、この基板取付面１０-2には、閉塞部材１２を介して基板４が取付けられている。また、基板４の表面側には、反射体６が配設されている。これら、反射体６、基板４及び閉塞部材１２は、反射体６の表側からねじによって共締めされ（図示しない）、基板取付面１０に取付けられている。そして、基板４の裏面側から導出する接続端子４ｂは、閉塞部材１２の挿通口１２ｂ、基板取付面１０-2の挿通孔１０ａ-2を貫通し、導出されている。一方、閉塞部材１２は、基板取付面１０-2と基板４との間に介在し、基板４と協働して基板取付面１０-2の挿通孔１０ａ-2を気密的に閉塞している。

遮熱性の閉塞部材１４-2は、例えば、遮熱性を有する合成樹脂系の材料で構成することができ、前述の閉塞部材１４と同様に、図４（ｂ）に示すように、リング状に形成されている。したがって、筒状本体２の接合部２ｂと化粧枠３の接合部３ｂとの間は、閉塞部材１４-2によって気密的に閉塞されるようになっている。

このように構成された照明器具１において、ＬＥＤチップ１１から発生する熱は、基板４の裏面から閉塞部材１２を介して基板取付面１０-2へ伝わり、化粧枠３の接合部３ｂ、フランジ３ａへと伝導され、その伝導過程での放熱を伴いながら放熱される。また、筒状本体２に収納された電源ユニット５から発生する熱は、筒状本体２に伝導され放熱される。一方、遮熱性の閉塞部材１４-2によって筒状本体２と化粧枠３との間の熱伝導は遮断されているので、基板４からの熱が筒状本体２に伝わることは抑制され、また、逆に電源ユニット５から発生する熱が筒状本体２を介して化粧枠３に伝わることも抑制され、電源ユニット５からの熱がＬＥＤチップ１１に加わることを軽減できる。つまり、ＬＥＤチップ１１から発生する熱と、電源ユニット５から発生する熱との放熱経路は分離され、電源ユニット５から発生した熱とＬＥＤチップ１１から発生した熱とがお互いに影響し合うことを抑制でき効率よく放熱できる。また、閉塞部材１２は、基板取付面１０-2を気密を高めるように閉塞し、閉塞部材１４-2は、筒状本体２の接合部２ｂと化粧枠３の接合部３ｂとの間を気密を高めるように閉塞しているので、室内側と照明器具１の埋め込み側とを主として閉塞部材１２によって遮断することが可能であり、また、副次的に閉塞部材１４-2によって気密性を確保し得るので高気密・高断熱住宅に適用するのに好適な構成となっている。

以上のように本実施例によれば、ＬＥＤチップ１１から発生する熱と、電源ユニット５から発生する熱との放熱経路は分離されるので、電源ユニット５から発生した熱とＬＥＤチップ１１から発生した熱とがお互いに影響し合うことを抑制でき効率よく放熱できる。さらに、高気密・高断熱住宅に設置するのに適する埋込形照明器具１を提供できる。

（実施例２）図６において、本実施例では、上記実施例１の筒状本体２の接合部２ｂと化粧枠３の接合部３ｂとの間に介在された遮熱性の閉塞部材１４-2を熱伝導性の閉塞部材１４-3としたものである。本実施例では、ＬＥＤチップ１１から発生する熱を問題視し、これに注目して主として放熱を促進するものである。したがって、ＬＥＤチップ１１から発生する熱は、基板４から閉塞部材１２を介して基板取付面１０-2へ伝わり、化粧枠３に伝導されるとともに、化粧枠３から閉塞部材１４-3を介して筒状本体２へ伝導され、その伝導過程での放熱を伴いながら放熱される。

以上のように本実施例によれば、第1の実施形態と同様な効果を奏することが可能となる。

（実施例３）図７において（図示上取付け用板ばね９は省略している。）、本実施例では、前記実施例１及び実施例２に示された閉塞部材１４-2、１４-3を図示下方にスカート状に延在するように閉塞部材１４-4を構成したものである。この閉塞部材１４-4は、筒状本体２の接合部２ｂと化粧枠３の接合部３ｂとの間に介在するリング状部１４-4ａ、このリング状部１４-4ａから連なり周壁を形成する延在部１４-4b、この延在部１４-4bから外方に延出する鍔状部１４-4cを備えている。なお、１４-4dは、取付け用板ばね９が貫通する切欠きである。そして、図７（ｂ）に示すように照明器具の設置状態では、鍔状部１４-4cは、天井壁Ｃと化粧枠３のフランジ３ａ間に介在するようになっている。

したがって、本実施例によれば、前記各実施例の効果に加え、閉塞部材１４-4が熱伝導性である場合には、天井壁Ｃと化粧枠３のフランジ３ａとの間のパッキンとしての役目をなし、遮熱性の場合には、さらに、化粧枠３の熱を天井壁Ｃに伝えるのを抑制できる。また、閉塞部材１４-4は、リング状部１４-4ａと鍔状部１４-4cとが一体的に構成されているので、設置作業がし易い効果を奏する。

なお、上記各実施形態においては、化粧枠３と反射体６とを別体に構成したが、一体的に構成することもできる。また、本発明は、ダウンライトや非常灯などの埋込形照明器具に適用でき、高気密・高断熱住宅に設置するのに適するが、勿論、通常の住宅に設置してもよい。

本発明の埋込形照明器具の第１の実施形態を示す斜視図である。同平面図である。同一部を断面にした正面図である。同閉塞部材の斜視図である。同一部を断面にした分解正面図である。本発明の埋込形照明器具の第２の実施形態（実施例１、実施例２）を示す一部を断面にした正面図ある。同第２の実施形態（実施例３）を示す一部を断面にした正面図ある。埋込形照明器具を天井に設置した状態を示す説明図である。

符号の説明

１・・・埋込形照明器具、２・・・本体、２ｂ・・・本体の接合部、
３・・・化粧枠、３ｂ・・・化粧枠の接合部、４・・・基板、
４ｂ・・・電気接続部材、５・・・電源ユニット、１０・・・基板取付面、
１０ａ・・・挿通孔、１１・・・発光素子（ＬＥＤチップ）、
１２・・・基板と基板取付面との間の閉塞部材、１２ｂ・・・導出口、
１４・・・本体の接合部と化粧枠の接合部との間の閉塞部材

Claims

表面側に発光素子を実装し、裏面側に電気接続部材を導出した基板と；
前記電気接続部材が挿通する挿通孔が形成され基板が取付けられる基板取付面を有するとともに、一端側に接合部を備えた熱伝導性の本体と；
前記本体の接合部に対向する接合部を有し、この接合部を本体の接合部に対向位置させて本体に取付けられる熱伝導性の化粧枠と；
前記基板取付面と基板との間に介在し、基板取付面の挿通孔に対向する導出口を有し、基板取付面を気密的に閉塞する熱伝導性の閉塞部材と；
前記本体の接合部と化粧枠の接合部との間に介在し、これら接合部を気密的に閉塞する熱伝導性の閉塞部材と；
前記電気接続部材に接続され、発光素子を点灯制御する点灯回路装置と；
を具備することを特徴とする埋込形照明器具。
表面側に発光素子を実装し、裏面側に電気接続部材を導出した基板と；
前記電気接続部材に接続され発光素子を点灯制御する点灯回路装置を収納し、一端側に接合部を備えた熱伝導性の本体と；
前記電気接続部材が挿通する挿通孔が形成され、基板が取付けられる基板取付面を有するとともに、前記本体の接合部に対向する接合部を有し、この接合部を本体の接合部に対向位置させて本体に取付けられる熱伝導性の化粧枠と；
前記基板取付面と基板との間に介在し、基板取付面の挿通孔に対向する導出口を有し、基板取付面を気密的に閉塞する熱伝導性の閉塞部材と；
前記本体の接合部と化粧枠の接合部との間に介在し、これら接合部を気密的に閉塞する遮熱性又は熱伝導性の閉塞部材と；
を具備することを特徴とする埋込形照明器具。