JP2011150916A - 照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子で発生した熱を利用して反射部材を確実に変形制御できる照明器具を提供する。
【解決手段】器具本体１０と；発光素子１ｂが実装され、前記器具本体１０に配設される基板１aと；前記発光素子１ｂから出射した光を配光制御する反射部３と；前記基板１aと熱的に結合し、前記発光素子１ｂで発生した熱に応じて前記反射部３を少なくとも二つの位置に保持する保持機構４と；を具備したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子で発生した熱に応じて反射部の位置を変更することができる照明器具に関する。

近年LEDの高出力化、高効率化及び普及化に伴い、蛍光灯を用いた器具と同等の光束を有するLEDベースライトやLEDダウンライトが開発されている。

LEDは、従来光源に比べて長寿命であることが特徴であり、光源または器具の交換頻度を減らすことができるため、メンテナンスの面で有利である。

例えば、LEDを光源とした照明器具としては、複数のLEDを基板に配設し、各LEDを囲む反射部を具備した反射板を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

一方、LEDは点灯に伴い発生した熱によって光束や効率の低下、短寿命化という影響があり、発光モジュール又はLEDを光源とする照明器具は放熱性を検討しなければならない。

また、光源で発生した熱を利用して反射部材を変形させて配光を可変とする技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、上記特許文献２に記載の技術は主に光源からの熱線を利用するものであり、照射範囲が従来光源に比べて狭いＬＥＤ等の発光素子では所望の変形制御をさせることはできなかった。

特開２００４−２５３４７８号公報 特開平１−１４６２０５号公報

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、発光素子で発生した熱を利用して反射部を確実に変形制御できる照明器具を提供することを目的とする。

請求項１記載の照明器具は、器具本体と；発光素子が実装され、前記器具本体に配設される基板と；前記発光素子から出射した光を配光制御する反射部と；前記基板と熱的に結合し、前記発光素子で発生した熱に応じて前記反射部を少なくとも二つの位置に保持する保持機構と；を具備したことを特徴とする。

発光素子は、発光ダイオード、有機ELや半導体レーザなど半導体を発光源とした発光素子が好適であるが、その他基板に実装可能な小形の光源であれば特に限定されない。

発光素子は、白色で発光するように構成してもよいし、用途に応じて赤色、青色、緑色等、あるいはこれらを組合せて構成してもよい。

基板の材料は、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される。また、金属製とする場合にはアルミニウムや銅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。

反射部は、発光素子から照射された光を反射可能な構成であればよく、例えば、平板状、湾曲状、これらを組み合わせた形状であってもよいし、反射面を構成するものであれば、板状部材の表面に形成した塗装等の膜状のものであってもよい。

保持機構は、反射部と別体で構成してもよいし、一体で構成してもよい。例えば、温度に応じて変形可能な形状記憶合金やバイメタルなどの部材で保持機構を構成し、板状の反射部を支持してもよいし、保持機構を板状に形成し、保持機構の表面に反射部としての反射層を形成し保持する構成でもよい。

基板と熱的に結合とは、発光素子で発生した熱が基板を介して熱伝導によって伝わる構成であればよく、例えば基板を熱伝達部材に配設し、この熱伝達部材自体に保持機構を取り付けてもよいし、さらに熱伝達部材との間に中間部材を介在させてもよい。熱伝達部材や中間部材は例えばアルミニウムやシリコンなどの熱伝導率が良い部材を使用するのが好ましい。

請求項２記載の照明器具は、前記反射部は、一端側が回動可能に保持されるとともに、前記発光素子で発生した熱に応じて狭角配光及び広角配光となるように前記保持機構に保持されていることを特徴とする。

請求項３記載の照明器具は、前記保持機構が所定の温度以上のときは広角配光、所定の温度未満のときは狭角配光となるように反射部を保持することを特徴とする。

請求項１記載の照明器具によれば、保持機構を基板と熱的に結合したので、発光素子で発生した熱を利用して配光を確実に変化させることができる。

請求項２記載の照明器具によれば、狭角配光と広角配光を発光素子で発生する熱に応じて変化させることができる。

請求項３記載の照明器具によれば、所定の温度以上のときは広角配光、所定の温度未満のときは狭角配光とすることができる。

本発明の第１の実施形態に係る照明器具の側面図。 図１の照明器具の正面図。 本発明の第２の実施形態に係る照明器具の側面図。 広角配光のときの照度分布を示す図。 狭角配光のときの照度分布を示す図。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１及び図２に本発明に係る照明器具の一実施の形態を示し、図１は照明器具の側面図、図２は図１の照明装置の正面図である。図１は、端板を取り除いた状態で器具本体を端部側からみたときの様子を示している。

図１及び図２において、照明器具Ｌは、器具本体１０、発光モジュール１、取付部材２、反射部３、保持機構４、点灯装置５を有している。

取付部材２及び器具本体１０は、表面に絶縁性の被覆が形成されたカラー鋼板製であり、曲げ加工によって所望の形状に形成されている。なお、取付部材２及び器具本体１０は熱伝導性が良好なアルミニウムなどの金属で形成してもよい。

器具本体１０は、天板部１１、天板部１１から垂直に垂れ下がるように長手方向に設けられた一対の側板部１２、長手方向の両端部に設けられた一対の端板部１３を有し、側板部１２および端板部１３によって囲まれた長方形の開口部１４が形成されて、断面コ字状に形成されている。

側板部１２および端板部１３の開口部側周縁は、天板部１１側に折り曲げられて開口部１４の周辺にフランジ部１５を構成している。

取付部材２は、断面コ字状に形成されるとともに天板部１１の開口部側に取付けられる。このとき、天板部１１と取付部材２とは熱的に結合されているとともに、天板部１１と取付部材２との間に空間部Ｓを有している。

点灯装置５は、発光モジュール１を調光可能に点灯制御するものであり、空間部Ｓに配設される。

発光モジュール１は、取付部材２に取付られる長尺状の基板１aおよび基板１aに実装される発光素子としてのＬＥＤ１ｂを有している。

基板１aは、ガラスエポキシ樹脂で形成され、ＬＥＤ１ｂが実装される一面側に銅箔（図示しない）が設けられている。この銅箔はLED１ｂの配線パターンとして構成されており、LED１ｂと電気的及び熱的に結合している。また、基板１aのＬＥＤ１ｂが実装される面に対して裏面側となる他面側には配線パターンとは電気的に接続していない銅箔（図示しない）が全面に形成されている。

そして、基板１aは他面側に形成された銅箔を介して取付部材２にねじ等の固定手段によって取付けられており、基板１aと取付部材２とは熱的に結合している。従って、ＬＥＤ１ｂで発生した熱は基板１aを介して取付部材２に伝わるように構成されている。

発光モジュール１の両側方には長手方向に沿って反射部としての反射板３が一対配設されている。

反射板３は、例えば取付部材２や器具本体１０と同じカラー鋼板製で、表面が白色塗装されてＬＥＤ１ｂから照射された光を反射するように構成されている。

また、反射板３は長方形状に形成されて、長手方向の一方の側縁である一端部３aが取付部材２に対して回動可能に取付けられている。反射板３の取付けは一端側が例えばヒンジ機構等の既存の方法によって取り付けられており、他端部３ｂ側は自由に動くようになっている。なお、一端側を回動可能に固定できるものであれば特に限定されない。従って、反射板３が一端部３aを中心に回動するとＬＥＤ１ｂから出射した光を反射する方向が変化する。

保持機構４は、温度に応じて反射板３の回動角を変化させるものである。具体的には、一端が器具本体１０の天板部１１に取付けられ、コイル状に形成された形状記憶合金製の弾性部材４a、一端が取付部材２に接続されるアーム部４bおよびバイアスバネ４ｃ、一端が反射板３に接続される保持部４ｄを有しており、さらに弾性部材４a、アーム部４b、バイアスバネ４ｃ、保持部４ｄを他端側で結合するリンク部４eを有している。

保持機構４は図２に示すように、長手方向にそれぞれ１対ずつ、計８箇所に設けられている。

次に、本実施形態の作用について図１を用いて説明する。

弾性部材４aは、形状記憶合金で形成されており、所定の温度以上になったときに予め記憶していた形状に戻る性質を有している。例えば所定の温度未満の状況下で変形しても所定の温度以上になれば元の形状に復帰することができる。本願発明の第１の実施形態はこの性質を利用して、反射板３の位置を変化させる。

図１では、保持機構４の弾性部材４aが所定の温度未満のときを実線、所定の温度以上のときを点線で示しており、それぞれＬＥＤ１ｂを５０％、１００％で調光点灯させたときの状態を示している。

弾性部材４aはコイル状に形成されているため、アーム部４ｂおよびリンク部４eを介してバイアスバネ４ｃと互いに引っ張る方向に作用し合っている。

弾性部材４aが所定の温度未満のときは、弾性部材４aは主に自己の形状と材質に由来する弾性力が働いており、バイアスバネ４ｃは弾性部材４aよりもばね定数が大きくなるように設定されている。このため、弾性部材４aは、記憶された状態に比べて長さが長くなるように変形し、所定の長さになったときにバイアスバネ４ｃのバネ力と釣り合う。このとき、リンク部４eに他端側が接続された保持部４ｄは器具の下方面に対してほぼ垂直の状態で反射板３を保持する。

ＬＥＤ１ｂで発生した熱が、弾性部材４aに伝わり所定の温度以上となると、弾性部材４aは元の形状、つまり長さが短くなるように力が働くため、実線で示した状態から点線で示す状態に変化する。このとき、バイアスバネ４ｃは伸びる方向に変形するため、ある位置で弾性部材４aとの作用力が釣り合うことになる。

このとき、アーム部４ｂと保持部４ｄは長さが変わらないためリンク部４e、４eがそれぞれ外側上方へ移動するに伴って、保持部４ｄが反射板３を上方へ持ち上げる。反射板３の一端側は取付部２に対して回動可能に固定されているため、ＬＥＤ１ｂの光軸に対する角度が変化する。すなわち、所定の温度未満のときには狭角配光、所定の温度以上のときには広角配光となる。

ところで、ＬＥＤ１ｂは光出力が大きくなるに応じて発生する熱も大きくなる。つまり、ＬＥＤ１ｂを５０％で調光点灯させた時に比べて、１００％点灯させたときの方が弾性部材４aの温度は高くなる。そこで、弾性部材４aが予め記憶した状態に戻ろうとする温度を、例えば７５％で調光点灯させたときの弾性部材４aの温度に設定しておくことで７５％未満の調光点灯では狭角配光、７５％以上の点灯状態では広角配光にすることができる。

なお、上記説明では調光状態を変化させることで、弾性部材４aに温度差ができるようにしたが、複数のＬＥＤ１ｂのうち一部を消灯させるようにしてもよい。

このように、ＬＥＤ１ｂの光出力に応じて配光を制御するようにしたので、例えば、光出力が大きいときは広範囲を照明し、人がいなくなったとき等あまり広範囲を照明する必要がないときには光出力を絞り、かつ照明エリアを狭くすることができる。配光を狭くすると器具の直下照度が高くなるため、直下のみ照明すれば良い場合にはより少ない消費電力で必要な照度を得ることができ、配光を変化させるために余分な電力を消費することもない。

また、保持機構４と基板１aとが熱的に結合しているので、反射板３の位置が変わりＬＥＤ１ｂから出射される光や熱線を受ける量が変化してもＬＥＤ１ｂで発生した熱によって確実に保持機構４の動きを制御することができる。

なお、上記説明では、保持機構４が取付部材２を介して基板２と熱的に結合している場合について説明したが、保持機構４と基板２とを直接接続するようにしてもよい。

また、温度に応じて反射部が２つの位置で保持される例について説明したが、３つ以上の箇所で保持するようにしてもよい。

次に、図３を用いて本発明に係る第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

第２の実施の形態は、保持機構にバイメタルを使用し、保持機構と反射部とを一体的に構成したものである。

保持機構４０は、長方形の平板状に形成されたバイメタルで構成されており、一端が取付部材２に熱的に結合するように取付られており、温度上昇に応じて中心側に湾曲する。反射部３０は保持機構４０の内面側に設けられており、白色塗装されて反射率を高めている。

第２の実施形態では、第１の実施形態とは逆に保持機構の温度が低いときには広角配光であり、温度が高くなるにつれて狭角配光になる。すなわち、図３において、低温時の状態を実線で、高温時の状態を点線で示している。

例えば、低い照度で地明かりだけとればよい場合にはＬＥＤ１ｂの出力を下げて、広いエリアを照射し、人が存在するときには出力を上げるとともに相対的に狭いエリアを照射する。このとき、広角配光の状態で出力を上げるよりも狭角配光の状態の方が必要な直下照度を得るのに必要な光出力は小さくてよい。つまり、必要な箇所に集中的に光を照射する場合には低消費電力化が可能となる。

なお、本実施形態では高温時に狭角配光となるように構成したが、逆に低温時は狭角配光であり、高温時に広角配光となるように構成してもよい。

本実施形態でも、第１の実施形態と同様、保持機構４が基板１aと熱的に結合しているので、発光素子１ｂで発生した熱によって変形するため、反射部の位置が変化して発光素子から照射される光や熱線を受ける量が変化しても確実に反射部の位置を変化させることができる。

図４、５は上記第１および第２の実施の形態で説明した照明器具Ｌを配設したときの照度分布を示す図である。具体的には、所定の床面広さの部屋で高さ２．５ｍの位置に４台の照明器具Ｌを配置し、床面から０．８ｍの位置における照度分布を示したものであり、図４が広角配光の場合、図５が狭角配光の場合を示している。

図４、５では１００lx刻みに各照度の領域を示しており、広角配光では中心の最も照度の高い領域が狭角配光に比べて広くなっていることがわかる。

このように、器具の幅方向に対して光の広がり具合を変化させると、照射領域を適宜変化させることができる。

なお、本実施例において、四角形状の発光モジュール１０及び照明器具２０について説明したが、それぞれの外形は特に限定されるものではなく、例えば丸形や多角形のものであってもよい。

また、上記説明において、狭角配光及び広角配光とは器具の幅方向に対する光の広がり具合を相対的に表現したものであり、配光の絶対値を示唆するものではない。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上述の各実施例に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の設計変更を行うことができる。

Ｌ…照明器具、１０…器具本体、１…発光モジュール、３、３０…反射部、４、４０…保持機構

Claims (3)

1. 器具本体と；
   発光素子が実装され、前記器具本体に配設される基板と；
   前記発光素子から出射した光を配光制御する反射部と；
   前記基板と熱的に結合し、前記発光素子で発生した熱に応じて前記反射部を少なくとも二つの位置に保持する保持機構と；
   を具備したことを特徴とする照明器具。
2. 前記反射部は、一端側が回動可能に保持されるとともに、前記発光素子で発生した熱に応じて狭角配光及び広角配光となるように前記保持機構に保持されていることを特徴とする請求項１に記載の照明器具。
3. 前記保持機構は、所定の温度以上のときは広角配光、所定の温度未満のときは狭角配光となるように前記反射部を保持することを特徴とする請求項１または２に記載の照明器具。
   

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