JP2011181384A - 照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の発光ダイオードを有する照明器具において、発光ダイオードが高温になることを防止できるようにする。
【解決手段】照明器具１においては、先細り形状に形成された柱状部１１と、複数の発光ダイオード３２を有し、柱状部１１における側面に接合して配置された基板３０と、この柱状部１１の根本側に位置し、空気と接する放熱部１２と、を備えている。この照明器具１によれば、発光ダイオード３２によって発せられる熱は、基板３０、柱状部１１、放熱部１２という順に伝導する。柱状部１１の根本側は放熱部１２に近く、断面積も大きく設定されているので、多くの熱量を放熱部１２に伝導することができる。先端側では多くの発光ダイオード３２を配置することができず、発熱量自体を抑制することができる。よって、柱状部１１に配置される何れの位置の発光ダイオード３２についても、高温になることを防止することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の発光ダイオードを有する照明器具に関する。

上記の照明器具として、雌ねじが切られたソケットに雄ねじ部分を係合することによって吊り下げて設置される電球型のものが多く知られている。特に、上記電球型のものには、複数の発光ダイオードが配置された三角形の基板を複数組み合わせて角錐状に配置したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許３８５１１７４号公報

ところで、発光ダイオードは、一般的に高温になると著しく劣化する特性がある。しかしながら、上記の照明器具においては、発光ダイオードが高温となることに関しては考慮されていないので、発光ダイオードが高温となり、劣化する虞がある。

そこで、このような問題点を鑑み、複数の発光ダイオードを有する照明器具において、発光ダイオードが高温になることを防止できるような技術を提供することを本発明の目的とする。

かかる目的を達成するために成された照明器具においては、根本側から先端側に向かうにつれて連続的に断面積（根本側から先端側に向かう方向と直交する平面において柱状部を切断したときの断面積）が小さくなる先細り形状に形成された柱状部と、複数の発光ダイオードを有し、柱状部における側面に接合して配置された基板と、この柱状部の根本側に位置し、空気と接する放熱部と、を備えたことを特徴としている（請求項１）。

このような照明器具によれば、発光ダイオードによって発せられる熱は、基板、柱状部、放熱部という順に伝導する。ここで、柱状部の形状が先細り形状になっているので、根本側には多くの発光ダイオードを配置することができ、発熱量が多くなる可能性があるが、柱状部の根本側は放熱部に近く、断面積も大きく設定されているので、多くの熱量を放熱部に伝導させることができる。このため、柱状部の根本側において、発光ダイオードが高温となることを防止することができる。

一方で、柱状部の先端側では、放熱部から遠いため、放熱という観点では根本側に劣るが、柱状部が先細り形状となっているので、先端側では多くの発光ダイオードを配置することができない。この結果、柱状部の先端側では発熱量自体を抑制することができるので、柱状部の先端側においても、発光ダイオードが高温になることを防止することができる。つまり、柱状部に配置される何れの位置の発光ダイオードについても、高温になることを防止することができる。

ところで、上記照明器具において、柱状部は、正角錐の形状を有し、基板は柱状部の側面における各面に配置されていてもよい（請求項２）。
このような照明器具によれば、柱状部の側面の形状が同一形状になるので、これらの側面に配置される各基板の形状を同一形状にすることができる。また、柱状部の側面が平面となるため、フレキシブル基板を利用することなく基板を構成することができる。

また、上記照明器具においては、柱状部は、略五角錐の形状を有していてもよい（請求項３）。
このような照明器具によれば、柱状部に配置する基板の数を必要最低限にしつつ、周囲の明るさにムラを作ることなく周囲を均等に照射することができる。つまり、複数の発光ダイオードによる配光特性を概ね均一にすることができる。なお、現在の技術水準では、発光ダイオードの照射範囲は、概ね１２０度の範囲内（基板の垂線方向と６０度の角度を成す直線の集合にて囲まれた領域内）とされている。

さらに、上記照明器具においては、柱状部および基板を覆い、放熱部を覆うことがないカバー部材を備えていてもよい（請求項４）。
このような照明器具によれば、カバー部材によって基板および基板に配置された発光ダイオードを保護することができる。また、カバー部材は放熱部を覆うことがないので、発光ダイオードによって発生した熱を放熱部から良好に放出することができる。

また、上記照明器具においては、柱状部と放熱部とは一体に形成されていてもよい（請求項５）。
このような照明器具によれば、照明器具の製造工程において、柱状部と放熱部とを組み付ける工程を省略することができる。また、柱状部と放熱部との間の継ぎ目を無くすことができるので、柱状部から放熱部にスムーズに熱を移動させることができる。

さらに、上記照明器具において、放熱部には、当該照明器具を被固定部に固定するための固定部材を接続するための複数の孔部が形成されていてもよい（請求項６）。
このような照明器具によれば、孔部に固定部材を接続することによって照明器具を容易に吊り下げることができる。また、発光ダイオードによって発生した熱を、固定部材を介して放熱することができる。

また、上記照明器具においては、基板における発光ダイオードが配置された面において、発光ダイオードが配置された部位よりも柱状部の根本側には、発光ダイオードからの光の入射角と反射光の射出角とのなす角が鈍角になるような反射部材が配置されていてもよい。この場合、各発光ダイオードは、光を射出する射出面を反射部材側に向けて配置されていればよい（請求項７）。

このような照明器具によれば、柱状部の先端側の鉛直方向上側に向けて利用する場合に、照明器具よりも鉛直方向下側に光を効率的に拡散させることができる。

本発明が適用された照明器具１の外観を示す斜視図（ａ）、本実施形態の照明器具１における使用態様の一例を示す説明図（ｂ）、および変形例の照明器具２における使用態様の一例を示す説明図（ｃ）である。 照明器具１の６面図である。 基板３０の詳細図である。 照明器具１の組み付け手順を示す組立図である。 照明器具１の配光特性を示す説明図（ａ）および変形例の基板５０を示す詳細図（ｂ）〜（ｄ）である。

以下に本発明にかかる実施の形態を図面と共に説明する。
［本実施形態の構成］
図１（ａ）は本発明が適用された照明器具１の外観を示す斜視図、図１（ｂ）は照明器具１の使用態様の一例を示す説明図、図２は照明器具１の６面図である。また、図３は基板３０の詳細図、図４は照明器具１の組み付け手順を示す組立図である。

照明器具１は、いわゆるＬＥＤ（発光ダイオード）電球として構成されており、図１（ａ）に示すように、本体部材１０に、カバー部材２０、複数の基板３０、口金部４０を組み付けて構成されている。この照明器具１は、例えば、全長が２５０ｍｍ程度の大きさであり、従来の水銀灯の代替として利用可能な照明器具である。

照明器具１の利用態様としては、図１（ｂ）に示すように、電柱９０から水平方向に突出して配置された支柱９１（被固定部）等に吊り下げて利用することが考えられる。以下に照明器具１の詳細な構成について説明する。

本体部材１０は、一般的な樹脂よりも熱伝導率が高い、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等の素材によって構成されており、図４（ｂ）に示すように、柱状部１１、放熱部１２等を備えている。柱状部１１は、根本側（つまり口金部４０側）から先端側（口金部４０とは反対側）に向かうにつれて連続的に断面積が小さくなる先細り形状に形成されている。

なお、ここでいう「断面積」とは、柱状部１１の根本側から先端側に向かう方向と直交する平面において柱状部を切断したときの断面積を表す。また、本体部材１０において、柱状部１１と放熱部１２とは一体に形成されている。柱状部１１は、正角錐の形状を有しており、特に本実施形態の柱状部１１では、正五角錐の形状とされている。

放熱部１２は、この柱状部１１の根本側に位置し、空気と接することによって放熱を行うよう設定されている。放熱部１２は空気との接触面積を増やすために、多数のひだ状部位を有するように形成されており、その一部（本実施形態では雄ねじ部４１の周方向において１２０度毎に３箇所）には、空気よりも熱伝導率が高い物質（例えば鉄等の金属）から成るワイヤ（固定部材）を接続するための孔部１３が形成されている。

これらの孔部１３は、上記に述べたように照明器具１を吊り下げて利用する際に、ワイヤを挿通させるために利用され、ワイヤが支柱９１と照明器具１とを接続することによって照明器具１が落下しないようにすることができる。

また、本体部材１０の放熱部１２において、柱状部１１とは反対側には、穴部１４が形成されている。このような穴部１４が形成されているのは、本体部材１０を軽量化するためであるが、柱状部１１から放熱部１２への熱伝導を阻害しないようにするために、この穴部１４は、柱状部１１には至らない程度の深さに設定されている。

カバー部材２０は、空間を覆う壁面の一部が開口したお椀状に形成されており、開口部位に柱状部１１を挿入し、本体部材１０に装着されると、本体部材１０の柱状部１１および基板３０を覆い、放熱部１２を覆うことがない状態となる。このカバー部材２０は、例えばポリカーボネート樹脂やガラス等の可視光を透過可能な部材から構成されている。なお、カバー部材２０は、無色透明に構成されていてもよいし、磨りガラス等、内部が視認できない部材から構成されていてもよい。

各基板３０は、図１および図３に示すように、プリント基板３１と、複数の発光ダイオード３２と、本体部材１０からプリント基板３１に電力を供給するための配線が接続されるコネクタ部３３とを備えている。つまり、基板３０における発光ダイオード３２は、本体部材１０を介して電力の供給を受ける。

なお、プリント基板３１の表面には複数の発光ダイオード３２が整然と並べて配置されている。各基板３０は、本体部材１０の柱状部１１の各面に、発光ダイオード３２が配置された面とは反対側の面の全体を接するようにして接合されている。

ここで、本実施形態の照明器具１においては、柱状部１１が正五角錐の形状に形成されているので（図２（ｄ）等参照）、５枚の基板３０がそれぞれ柱状部１１に接合されることになる。また、これらの基板３０は、二等辺三角形に形成されており、柱状部１１の先端側となる頂点の角度は概ね２７．２度、底辺の長さは５２ｍｍである。

この構成では、柱状部１１の長さ（五角錐の高さ）は、概ね１００ｍｍとなる。なお、本実施形態において、各発光ダイオード３２による照射範囲は、概ね１２０度の範囲内（プリント基板３１の垂線方向と６０度の角度を成す直線の集合にて囲まれた領域内）とされている。また、柱状部１１の長さは、要求される配光特性に応じて変更すればよい。具体的には、本実施形態の照明器具１による配光特性を図５（ａ）に示す。

図５（ａ）に示す例では、照明器具１を吊り下げて点灯したときにおいて、水平方向から照明器具１を見たときにおける照明器具１からの距離と同一の明るさ（１０００ルーメン）となる領域とを示している。図５（ａ）において照明器具１は各円の中心に配置されていることになる。

図５（ａ）から分かるように、照明器具１では、床面を照射したときに、床面の明るさが広範囲に渡ってほぼ一定になるように設定されていることが分かる。なお、例えば、照明器具１の真下の領域をより明るくしたい場合には、柱状部１１の長さをより短くすればよい。このようにすれば、照明器具１を吊り下げて点灯させたときに基板３０が下向きとなり、各発光ダイオード３２も下向きとなるからである。

口金部４０は、雄ねじ部４１とボディ部４２とを備えている。雄ねじ部４１は、支柱９１側に配置された雌ねじが切られたソケットと係合する（ねじ止めによって位置決めされる）よう外周部分に雄ねじが切られている。また、ボディ部４２に切られた雄ねじと係合するような雌ねじが雄ねじ部４１の内側に切られている。

［本実施形態の組立手順］
このような照明器具１を組み立てる際には、図４（ａ）に示すように、まず、雄ねじ部４１とボディ部４２とをねじ止めによって組み付けて口金部４０を形成するとともに、図４（ｂ）に示すように、本体部材１０に各基板３０を接合する。

そして、図４（ｃ）に示すように、ゴムやシリコン等のシール材から構成され、リング状に形成された防水のためのカバーパッキン２５を介してカバー部材２０を本体部材１０に組み付ける。この際、カバー部材２０の開口部位に基板３０が配置された柱状部１１を先端側から挿入し、基板３０の全体がカバー部材２０に覆われた状態で位置決め固定する。

そして最後に、ゴムやシリコン等のシール材から構成され、リング状に形成された防水のための口金パッキン３５を介して口金部４０を本体部材１０の柱状部１１とは反対側に組み付ける。ここで、本体部材１０の放熱部１２には、図示しないねじ穴が切られており、口金部４０はねじ止めされる。

［本実施形態による作用および効果］
以上のように詳述した照明器具１においては、根本側（口金部４０側）から先端側（口金部４０とは反対側）に向かうにつれて連続的に断面積が小さくなる先細り形状に形成された柱状部１１と、複数の発光ダイオード３２を有し、柱状部１１における側面に接合して配置された基板３０と、この柱状部１１の根本側に位置し、空気と接する放熱部１２と、を備えている。

このような照明器具１によれば、発光ダイオード３２によって発せられる熱は、基板３０、柱状部１１、放熱部１２という順に伝導する。ここで、柱状部１１の形状が先細り形状になっているので、根本側には多くの発光ダイオード３２を配置することができ、発熱量が多くなる可能性があるが、柱状部１１の根本側は放熱部１２に近く、断面積も大きく設定されているので、多くの熱量を放熱部１２に伝導することができる。このため、柱状部１１の根本側において、発光ダイオード３２が高温となることを防止することができる。

一方で、柱状部１１の先端側では、放熱部１２から遠いため、放熱という観点では根本側に劣るが、柱状部１１が先細り形状となっているので、先端側では多くの発光ダイオード３２を配置することができない。この結果、柱状部１１の先端側では発熱量自体を抑制することができるので、柱状部１１の先端側においても、発光ダイオード３２が高温になることを防止することができる。つまり、柱状部１１に配置される何れの位置の発光ダイオード３２についても、高温になることを防止することができる。

また、照明器具１において、柱状部１１は、正角錐の形状を有し、基板３０は柱状部１１の側面における各面に配置されている。
このような照明器具１によれば、柱状部１１の側面の形状が同一形状になるので、これらの側面に配置される各基板３０の形状を同一形状にすることができる。

さらに、照明器具１においては、柱状部１１および基板３０を覆い、放熱部１２を覆うことがないカバー部材２０を備えている。
このような照明器具１によれば、カバー部材２０によって基板３０および基板３０に配置された発光ダイオード３２を保護することができる。また、カバー部材２０は放熱部１２を覆うことがないので、発光ダイオード３２によって発生した熱を放熱部１２から良好に放出することができる。

また、上記照明器具１においては、柱状部１１と放熱部１２とは一体に形成されている。
このような照明器具１によれば、照明器具１の製造工程において、柱状部１１と放熱部１２とを組み付ける工程を省略することができる。また、柱状部１１から放熱部１２にスムーズに熱を移動させることができる。

さらに、上記照明器具１において、放熱部１２には、ワイヤを接続するための複数の孔部１３が形成されている。
このような照明器具１によれば、孔部１３にワイヤを接続することによって照明器具１を容易に吊り下げることができる。また、発光ダイオード３２によって発生した熱を、ワイヤを介して放熱することができる。

［その他の実施形態］
本発明の実施の形態は、上記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

例えば、上記実施形態においては、柱状部１１の形状を正五角錐としたが、発光ダイオード３２の照射範囲がより広いものを採用する場合には、最適な柱状部１１の形状を正四角錐や正三角錐としても、均一な配光特性が得られる。

さらに、本実施形態では、ワイヤを孔部１３に通すことによって照明器具１を固定するよう構成したが、ワイヤに限らず、鎖等の固定部材を通すようにしてもよい。
また、上記実施形態の照明器具１では、吊り下げて利用する等、柱状部１１の先端側を鉛直方向下向きにして利用することを想定して説明したが、柱状部１１の先端側を任意の方向に向けて利用することができる。具体的には図１（ｃ）に示す変形例の照明器具２のように電柱等の支持部９６の上部において、柱状部１１の先端側を鉛直方向上向きにして配置してもよい。

この場合、照明器具２よりも下側の領域が明るくなるように、配光特性を変更するとよい。配光特性を変更するには、前述の基板３０に換えて、図５（ｂ）〜図５（ｄ）に示すような基板５０を利用することが考えられる。ここで、図５（ｂ）〜図５（ｄ）は変形例の基板５０を示す説明図である。

図５（ｂ）〜図５（ｄ）に示すように、変形例の照明器具２における基板５０は、プリント基板３１上において、前述の基板３０における発光ダイオード３２と同様の位置に発光ダイオード５２が配置されており、発光ダイオード５２が配置された面において、発光ダイオードが配置された部位よりも柱状部の根本側には、反射部材５４が配置されている。

特に、反射部材５４は、発光ダイオード５２からの光の入射角と、この反射部材５４への入射光が反射する際の反射光の射出角とのなす角が鈍角になるよう反射面の角度が設定されている。この反射部材５４は、例えばミラーや反射板として構成されている。また、反射部材５４は、根本側から先端側に向かう直線とは垂直に、各発光ダイオード５２の列毎に配置されている。

また、基板５０において、各発光ダイオード５２は、光を射出する射出面を反射部材５４側に向けた、いわゆるサイドビュー型ＬＥＤとして構成されている。このような照明器具によれば、図５（ｄ）に示すように、柱状部１１の先端側の鉛直方向上側に向けて利用する場合に、照明器具よりも下側の領域に光を効率的に拡散させることができる。

なお、変形例の照明器具２においては、発光ダイオード５２に換えて、実施形態の照明器具１で利用したいわゆるトップビュー型の発光ダイオード３２を利用してもよい。この場合、光を射出する射出面を反射部材５４側に向けるために、各発光ダイオード３２をプリント基板３１とコネクタ等の接続部材を介して接続される別の基板上に配置してもよい。

このように、発光ダイオード３２が配置された基板と、プリント基板３１とを接続する際には、プリント基板３１から発光ダイオード３２へ電力を供給するための電極を接続する必要があるが、この電極の本数を多くしたり、電極の太さを太くしたりする等、電極の断面積を大きくしておくとよい。発光ダイオード３２により発生した熱が、電極を介してプリント基板３１に伝導し易くすることができるからである。

１…照明器具、１０…本体部材、１１…柱状部、１２…放熱部、１３…孔部、１４…穴部、２０…カバー部材、２５…カバーパッキン、３０…基板、３１…プリント基板、３２…発光ダイオード、３３…コネクタ部、３５…口金パッキン、４０…口金部、４１…雄ねじ部、４２…ボディ部。

Claims (7)

1. 複数の発光ダイオードを備えた照明器具であって、
   根本側から先端側に向かうにつれて連続的に断面積が小さくなる先細り形状に形成された柱状部と、
   複数の発光ダイオードを有し、前記柱状部における側面に接合して配置された基板と、
   該柱状部の根本側に位置し、空気と接する放熱部と、
   を備えたことを特徴とする照明器具。
2. 請求項１に記載の照明器具において、
   前記柱状部は、略正角錐の形状を有し、
   前記基板は前記柱状部の側面における各面に配置されていること
   を特徴とする照明器具。
3. 請求項２に記載の照明器具において、
   前記柱状部は、略五角錐の形状を有すること
   を特徴とする照明器具。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の照明器具において、
   前記柱状部および前記基板を覆い、前記放熱部を覆うことがないカバー部材を備えたこと
   を特徴とする照明器具。
5. 請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の照明器具において、
   前記柱状部と前記放熱部とは一体に形成されていること
   を特徴とする照明器具。
6. 請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の照明器具において、
   前記放熱部には、当該照明器具を被固定部に固定するための固定部材を接続するための複数の孔部が形成されていること
   を特徴とする照明器具。
7. 請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の照明器具において、
   前記基板における発光ダイオードが配置された面において、発光ダイオードが配置された部位よりも柱状部の根本側には、発光ダイオードからの光の入射角と反射光の射出角とのなす角が鈍角になるような反射部材が配置されており、
   前記各発光ダイオードは、光を射出する射出面を前記反射部材側に向けて配置されていること
   を特徴とする照明器具。

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