JP2011210669A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の直管蛍光灯灯具の外観イメージを変えることなく直管蛍光灯灯具全体と交換可能であり、放熱のために電力を消費することなくＬＥＤの熱を十分に放熱できて、ＬＥＤが長寿命を維持可能なＬＥＤ照明装置の提供。
【解決手段】アルミニウム製の灯具本体部２と、灯具本体部２に対して着脱可能な照明部３とを備え、照明部３は、アルミニウム板をベースとし複数のＬＥＤ６が配設された長尺状のＬＥＤ基板５と、ＬＥＤ基板５が下面に取着されたアルミニウム製の長尺状のベース部４と、ベース部４の少なくとも上面４７が露出するようにベース部４に装着されてＬＥＤ基板５を覆う長尺状のカバー７とを備え、灯具本体部２は、外部の電源と接続されてＬＥＤ６を発光させる電源回路部２１を備え、照明部３が灯具本体部２に装着された状態で、ベース部４の上面４７が灯具本体部２の下面に接触するように構成されたＬＥＤ照明装置１。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた照明装置に関し、特に、直管蛍光灯灯具の外観を有するＬＥＤ照明装置に関する。

ＬＥＤは、寿命が長く、交換が少なくて済むことから、蛍光灯に代わる照明装置の光源として、用いられている。直管蛍光灯の代わりに蛍光灯器具（蛍光灯灯具）に装着される蛍光灯型ＬＥＤ照明管としては、下記特許文献１記載のものがある。このＬＥＤ照明管では、蛍光灯器具の安定器から供給された電流を整流器で整流して、ＬＥＤを直並列に配設したＬＥＤブロックに導通することにより、既存の蛍光灯器具に装着可能としている。

しかしながら、安定器からの電源で点灯すると、安定器の出力電圧によって明るさや効率が左右され、また、安定器での効率ロスがあって全体効率があまり上がらないことから、下記特許文献２記載のＬＥＤ照明ユニットでは、直管蛍光灯灯具全体とＬＥＤ照明ユニットとを交換することとしている。このＬＥＤ照明ユニットは、ＬＥＤ基板をガイドレールを介して長手方向にスライド自在に組み付けた気密構造の本体ケースと、本体ケースをスライド自在に支持する照明ベースと、本体ケースの一部に通気孔を設けるとともにその通気孔に取り付けられた防水通気シートと、本体ケース内においてＬＥＤ基板を長手方向に押圧する弾性部材とを備えている。

特開２００７−２５７９２８号公報 実用新案登録第３１４２８１７号公報

しかし、ＬＥＤは、発生する熱をうまく放熱できずに温度が上昇すると、寿命が極端に短くなってしまうという問題があり、この問題に対処するため、上記特許文献１記載のＬＥＤ照明管では、管部の上部に通風用の穴を設けるとともに内部に通風用送風機を設けているが、その通風用送風機で電力を消費してしまうという問題があった。また、上記特許文献２記載のＬＥＤ照明ユニットは、通気シートを通じて本体ケース内外の空気を流通させることにより本体ケース内部の熱を逃がそうとしているものの、空気の熱伝導率が非常に低いため、やはり、熱を十分に放熱することができないという問題があった。

本発明は、上述した問題を解決するものであり、従来の直管蛍光灯灯具の外観イメージを変えることなく直管蛍光灯灯具全体と交換可能であり、放熱のために電力を消費することなくＬＥＤの熱を十分に放熱できて、ＬＥＤが長寿命を維持可能なＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。

本発明のＬＥＤ照明装置は、アルミニウム製の灯具本体部と、前記灯具本体部に対して着脱可能な照明部とを備え、前記照明部は、アルミニウム板をベースとし複数のＬＥＤが配設された長尺状のＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤ基板が下面に取着されたアルミニウム製の長尺状のベース部と、前記ベース部の少なくとも上面が露出するように前記ベース部に装着されて前記ＬＥＤ基板を覆う長尺状のカバーと、を備え、前記灯具本体部は、外部の電源と接続されて前記ＬＥＤを発光させる電源回路部を備え、前記照明部が前記灯具本体部に装着された状態で、前記ベース部の前記上面が前記灯具本体部の下面に接触するように構成されたことを特徴とする。

これによれば、ＬＥＤで発生した熱は、ＬＥＤ基板を介してベース部に伝導され、さらにベース部を介して灯具本体部に伝導されて、ベース部及び灯具本体部の両方で放熱されるため、放熱のために電力を消費することなく、ＬＥＤの熱を十分に放熱でき、ＬＥＤが長寿命を維持可能である。また、本発明のＬＥＤ照明装置は、長尺状のＬＥＤ基板が取着された長尺状のベース部に長尺状のカバーを装着した照明部が、外部の電源と接続されてＬＥＤを発光させる電源回路部を備えた灯具本体部に装着されたものであるので、従来の直管蛍光灯灯具の外観イメージを変えることなく直管蛍光灯灯具全体と交換可能である。

ここで、前記ＬＥＤ基板が、熱伝導性を有する接着剤で前記ベース部に接着されていることが好ましい。

これによれば、ＬＥＤ基板とベース部との間の微小な隙間が、熱伝導性を有する接着剤で埋められるので、ＬＥＤ基板からベース部に、より熱が伝わり易くなる。

また、前記照明部は、前記灯具本体部に対して左右方向にスライドすることにより着脱されることが好ましい。

これによれば、ＬＥＤ照明装置が天井に取着された状態で、前記照明部が自重により前記灯具本体部から外れてしまう虞がない。

さらに、前記照明部に設けられて、前記ＬＥＤ基板に接続された基板側コネクタ部と、前記灯具本体部に設けられて、前記電源回路部に接続された電源側コネクタ部と、を備え、前記照明部を前記灯具本体部に対してスライドさせて前記灯具本体部に装着したときに、前記基板側コネクタ部と前記電源側コネクタ部とが接続されるように構成されることが好ましい。

これによれば、電源回路部とＬＥＤ基板との接続が容易である。

また、前記カバーの内面に、前記ＬＥＤからの光を拡散させる凹凸が形成されていることが好ましい。

これによれば、ＬＥＤからの光が拡散されるので、広範囲を照明することができるとともに、眩しさを低減することができる。

また、前記照明部に、前記ＬＥＤからの光を拡散させる光拡散シートが、前記カバーの内面に沿って配置されていることが好ましい。

これによれば、ＬＥＤからの光が拡散されるので、広範囲を照明することができるとともに、眩しさを低減することができる。

本発明のＬＥＤ照明装置によれば、従来の直管蛍光灯灯具の外観イメージを変えることなく直管蛍光灯灯具全体と交換可能であり、放熱のために電力消費することなくＬＥＤの熱を十分に放熱できて、ＬＥＤが長寿命を維持可能である。

本発明の一実施形態に係るＬＥＤ照明装置の正面図である。 同ＬＥＤ照明装置の斜視図である。 同ＬＥＤ照明装置の一部分解正面図である。 同ＬＥＤ照明装置のカバーをずらした状態の要部斜視図である。 同ＬＥＤ照明装置のカバー及びベース部をずらした状態の正面図である。 図３のVI-VI線断面図である。 同ＬＥＤ照明装置のベース部の平面図である。 同ＬＥＤ照明装置の電源回路部収納体の底面図である。 同ＬＥＤ照明装置の回路構成を示すブロック図である。 温度変化試験の測定結果を示すグラフである。 本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ照明装置の斜視図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜３に示すように、ＬＥＤ照明装置１は、灯具本体部２と、灯具本体部２の下面側に装着される照明部３とから構成されている。なお、実施形態の説明においては、図１に示すように、ＬＥＤ照明装置１が天井に取着されるときの上方を、ＬＥＤ照明装置１における上とし、その反対方向を下とする。

図３〜５に示すように、照明部３は、複数のＬＥＤ６が配設された長尺板状のＬＥＤ基板５と、ＬＥＤ基板５が下面に取着されたアルミニウム製の長尺板状のベース部４と、ベース部４に装着されてＬＥＤ基板５を覆う合成樹脂製の長尺状のカバー７とから構成されている。ＬＥＤ基板５は、アルミニウム板をベースとする、いわゆるアルミベース基板である。

ＬＥＤ基板５の下面には、複数の白色系ＬＥＤ６が直線状に並設されている。各ＬＥＤ６は、指向角１２０°で光束７２〜８５ｌｍのものが用いられている。また、ＬＥＤ基板５は、ベース部４に螺子止めされるとともに、上面が、熱伝導性を有するとともに時間硬化性を有するシリコーン接着剤で、ベース部４の下面に接着されている。すなわち、図６に示すように、ＬＥＤ基板５の上面とベース部４の下面との間には、熱伝導性を有する硬化した接着剤層８が形成されている。

図７に示すように、ベース部４は長尺状をなし、ベース部４の上面４７には、複数の係止部４２が設けられている。各係止部４２は、図３に示すように、上面４７との間に若干の隙間を有して上面４７に沿って延設された弾性片４２ａを有している。

また、図５に示すように、ベース部４の左右方向における一端部（図５では、左端部）下面には、基板側コネクタ部４８が固定され、基板側コネクタ部４８はＬＥＤ基板５に接続されている。

図６に示すように、ベース部４には、短手方向（前後方向）における両端部に、それぞれ凹溝４１が形成され、各凹溝４１は、図５に示すように、ベース部４の長手方向に沿ってベース部４の左端面４３から右端面４４まで延設されている。詳しくは、ベース部４の前端部に形成された凹溝４１は、ベース部４の左端面４３から前端面４５（図６参照）を通って右端面４４まで形成され、ベース部４の後端部に形成された凹溝４１は、ベース部４の左端面４３から後端面４６（図６参照）を通って右端面４４まで形成されている。

カバー７は、ポリカーボネート製で上方及び左右の側方が開放された細長い半円筒形状をなし、図６に示すように、カバー７の内面７１は、ＬＥＤ６からの光を拡散させる凹凸が形成されることにより、乱反射面とされている。詳しくは、内面７１には、カバー７の長手方向（左右方向）に沿って筋状（直線状）で、長手方向に垂直な面で切断したときの断面が三角形状の多数の凸部が設けられている。なお、互いに隣接する凸部同士の間が凹部となる。

カバー７の前後方向の両端部７２、７２は、カバー７の内側方向に曲折されている。そして、端部７２、７２を、ベース部４の左端面４３または右端面４４から、凹溝４１、４１にそれぞれ嵌入して、凹溝４１、４１内を摺動させることにより、カバー７はベース部４に装着されて、ＬＥＤ基板５はカバー７に覆われる。この装着状態において、図３に示すように、ベース部４の上面４７は、カバー７外に露出している。

図６に示すように、照明部３には、ＬＥＤ６からの光を拡散させる合成樹脂製の光拡散シート９が、カバー７の内面７１との間に若干の隙間を有しつつ、内面７１に沿って配置されている。なお、光拡散シート９は、ベース部４にカバー７を装着した状態の照明部３の側方の開口部から、カバー７とベース部４との間に挿入されることにより、カバー７の形状に沿って湾曲されて配置される。本実施形態では、光拡散シート９は、ポリエチレンテレフタレート製であり、きもと社製「ライトアップ（商標または登録商標）」を用いている。

図３に示すように、灯具本体部２は、上方が開放された横長の矩形箱体状をなすアルミニウム製の電源回路部収納体２２と、電源回路部収納体２２の左右の側壁部に螺子止めされて、照明部３の左右の端部を覆う合成樹脂製の側部カバー２３、２３とから構成されている。

電源回路部収納体２２は、左右の側壁部と前後の壁部と下壁部とに囲まれた内部に、電源回路部２１を収納している。電源回路部収納体２２の下壁部には、図８に示すように、矩形状に切り欠かれた係止孔２５が、ベース部４の係止部４２と同数形成されている。係止孔２５の位置は、ベース部４の係止部４２の位置に対応している。また、図示はされていないが、電源回路部収納体２２の左右の側壁部の一方には、電源回路部２１から延設された配線２７を取り出すための切欠部が形成されている。図５に示すように、電源回路部収納体２２の左右方向における一端部（図５では、左端部）下面には、電源側コネクタ部２６が固定され、電源側コネクタ部２６は電源回路部２１に接続されている。電源回路部２１は、配線２７を介して外部の電源に接続され、図９の回路図に示すように、外部の電源からの電流をＡＣ／ＤＣ変換してＤＣ２４Ｖとして、ＬＥＤ基板５上の各ＬＥＤ６に供給し、各ＬＥＤ６を発光させる。

側部カバー２３は、図４、５に示すように、照明部３の左右の端部を下方及び側方（詳しくは、左端部の場合は左方、右端部の場合は右方）から覆う有底半円筒形状のカバー部２３ａと、カバー部２３ａから上方に延びる平板状の取付部２３ｂとからなり、取付部２３ｂが電源回路部収納体２２の左右の側壁部に螺子止めされる。

照明部３を灯具本体部２に装着するときは、図３に示すように、予め、電源回路部収納体２２の電源側コネクタ部２６が設けられた側の側壁部（図５では、左の側壁部）に側部カバー２３を螺子止めし、反対側の側部カバー２３は外しておく。そして、カバー７をベース部４に装着した状態で、図３の二点鎖線矢印で示すように、照明部３の係止部４２を電源回路部収納体２２の対応する係止孔２５に挿入して、左方向にスライドさせる。すると、弾性片４２ａが、電源回路部収納体２２の下壁部を挟みつけるようにして、電源回路部収納体２２の下壁部に係止され、照明部３が灯具本体部２に装着されるとともに、基板側コネクタ部４８（図５参照）が電源側コネクタ部２６（図５参照）に接合される。この状態で、外しておいた方の側部カバー２３を、電源回路部収納体２２の電源側コネクタ部２６が設けられていない側の側壁部（図３、５では、右の側壁部）に、螺子止めする。これにより、照明部３が灯具本体部２に装着される。なお、電源回路部収納体２２の電源側コネクタ部２６が設けられていない側の側壁部の側部カバー２３を外して、照明部３を灯具本体部２に対して装着時と反対方向にスライドさせれば、各係止部４２が各係止孔２５から外れて、照明部３を灯具本体部２から取り外すことができる。

図３、８に示すように、灯具本体部２には、複数の螺子取付部２８が設けられており、灯具本体部２の上端縁を天井等の設置面に当接させて、各螺子取付部２８に形成された螺子孔２９に螺子を挿通して設置面にねじ込むことにより、灯具本体部２は設置面に固定される。ＬＥＤ照明装置１を設置面に設置するときは、灯具本体部２を設置面に固定しておいてから、照明部３を上述したように灯具本体部２に装着する。照明部３の各ＬＥＤ６は、外部の電源から電源回路部２１を介して電流の供給を受け、発光する。

ＬＥＤ照明装置１によれば、各ＬＥＤ６で発生した熱は、ＬＥＤ基板５から熱伝導性を有する接着剤層８を介してベース部４に伝導され、ベース部４の上面と灯具本体部２の下面とが接触していることから、ベース部４を介して灯具本体部２に伝導される。ＬＥＤ基板５はアルミニウムをベースとし、ベース部４及び灯具本体部２はアルミニウム製であるので、いずれも熱伝導性に優れている。したがって、ＬＥＤ６の熱が速やかにベース部４及び灯具本体部２に伝導されて、ベース部４及び灯具本体部２の両方で放熱されるため、ＬＥＤ６の熱を十分に放熱でき、ＬＥＤ６が長寿命を維持可能であって、放熱のために電力を消費することはない。

以下、ＬＥＤ基板５の温度変化試験について説明する。ＬＥＤ基板５をベース部４に装着したもの（但し、カバー７及び灯具本体部２は装着しない。）を、恒湿恒温槽内に配置し、周囲温度を変化させながら、表面（図６におけるＬＥＤ基板５の下面に相当。）及び裏面（図６におけるベース部４の上面に相当。）の各々について、長手方向における中央部及び左右の端部の３箇所ずつ、計６箇所の温度を計測した。図１０にその計測結果を示す。図１０における「周囲温度１」「周囲温度２」は、恒湿恒温槽内の２箇所で測定した周囲温度である。また、「基板表左」は表面左端部、「基板表中央」は表面中央部、「基板表右」は表面右端部、「基板裏左」は裏面左端部、「基板裏中央」は裏面中央部、「基板裏右」は裏面右端部の温度をそれぞれ表す。試験では、図１０に示すように、周囲温度を、２５℃から段階的に５０℃まで上げ、さらに７０℃まで上げた後に、３５℃まで下げて、その後２５℃まで下げた。そして、周囲温度が２５℃で安定しているＰ１時点でＬＥＤ基板５の各ＬＥＤ６を点灯し、周囲温度を５０℃から７０℃まで上げるための温度調整開始時点であるＰ２時点で消灯し、周囲温度を７０℃から３５℃まで下げるための温度調整開始時点であるＰ３時点で再び点灯した。

図１０から、いずれの箇所の温度も周囲温度の上昇に伴って上昇するが、「基板表中央」及び「基板表右」を除けば、各ＬＥＤ６が点灯している状態でも、周囲温度＋１５℃程度に収まっており、ベース部４だけでも十分な放熱が行われていることが分かる。また、「基板表中央」及び「基板表右」については、付近に配線上の抵抗が配置されていることから、その影響により温度が上昇したものと考えられ、配線の工夫により温度上昇を抑制可能と考えられる。

また、照明部３は、長尺状のＬＥＤ基板５が取着された長尺状のベース部４に長尺状のカバー７が装着されており、従来の直管蛍光灯と同様の外観を有している。そして、ＬＥＤ照明装置１は、かかる照明部３が灯具本体部２に装着されて、灯具本体部２自体が放熱手段として機能するため、別途放熱フィン等を設ける必要がない。したがって、従来の直管蛍光灯灯具の外観と同様に構成できる。そして、灯具本体部２は、外部の電源と接続されて各ＬＥＤ６を発光させる電源回路部２１を備えているので、ＬＥＤ照明装置１は、直管蛍光灯灯具全体と交換可能である。

また、ＬＥＤ基板５が、熱伝導性を有する接着剤でベース部４に接着されているので、ＬＥＤ基板５とベース部４との間の微小な隙間が、熱伝導性を有する接着剤で埋められることとなり、ＬＥＤ基板５からベース部４に、より熱が伝わり易くなる。なお、この点を考慮しなければ、ＬＥＤ基板５をベース部４に螺子止めするだけでもよい。また、本実施形態では、シリコーン系接着剤を用いたが、他の熱伝導性を有する接着剤でもよい。

また、照明部３は、灯具本体部２に対して左右方向にスライドすることにより着脱されるので、ＬＥＤ照明装置１が天井に取着された状態で、照明部３が自重により灯具本体部２から外れてしまう虞がない。

そして、照明部３を灯具本体部２に対してスライドさせて装着したときに、基板側コネクタ部４８と電源側コネクタ部２６とが接続されるので、照明部３の装着と同時に電源回路部２１への接続が完了し、電源回路部２１とＬＥＤ基板５との接続が容易である。

また、カバー７の内面に、各ＬＥＤ６からの光を拡散させる凹凸が形成されており、各ＬＥＤ６からの光が拡散されるので、広範囲を照明することができるとともに、眩しさを低減することができる。本実施形態では、各ＬＥＤ６の指向角は１２０°であるが、約１８０°の範囲で光が放射された。

さらに、照明部３に、各ＬＥＤ６からの光を拡散させる光拡散シート９が、カバー７の内面に沿って配置されているので、それによっても各ＬＥＤ６からの光が拡散されて、広範囲を照明することができるとともに、眩しさを低減することができる。光拡散シート９は、カバー７との間に若干の隙間（空気層）を有して配置されているので、ＬＥＤ６からの光は、光拡散シート９とカバー７との間でも乱反射され、より拡散されることとなる。

なお、上述した温度変化試験から、各ＬＥＤ６の熱は、ベース部４のみでも十分放熱可能であることが分かった。したがって、灯具本体部２は、熱容量の小さい小型のものとしてもよく、例えば、図１１に示すようなスリム型としてもよい。図１１に示すＬＥＤ照明装置１Ｂは、灯具本体部２の電源回路部収納体２２の前後方向の幅が、側部カバー２３の前後方向の幅と同一とされている。その他は、上述したＬＥＤ照明装置１と同様に構成されている。なお、図１１において、ＬＥＤ照明装置１と同じ構成要素については、ＬＥＤ照明装置１と同じ符号を用いている。このようなスリム型の照明装置１Ｂとすれば、小さいスペースにも設置可能となる。

また、ＬＥＤ照明装置１において灯具本体部２の前後方向の幅を拡大して、２以上の照明部３を灯具本体部２に装着可能に構成してもよい。

１、１Ｂ…ＬＥＤ照明装置
２、２Ｂ…灯具本体部
３…照明部
４…ベース部
５…ＬＥＤ基板
６…ＬＥＤ
７…カバー
８…接着剤層
９…光拡散シート
２１…電源回路部
２５…電源側コネクタ部
４８…基板側コネクタ部

Claims (6)

1. アルミニウム製の灯具本体部と、前記灯具本体部に対して着脱可能な照明部とを備え、
   前記照明部は、
   アルミニウム板をベースとし複数のＬＥＤが配設された長尺状のＬＥＤ基板と、
   前記ＬＥＤ基板が下面に取着されたアルミニウム製の長尺状のベース部と、
   前記ベース部の少なくとも上面が露出するように前記ベース部に装着されて前記ＬＥＤ基板を覆う長尺状のカバーと、
   を備え、
   前記灯具本体部は、外部の電源と接続されて前記ＬＥＤを発光させる電源回路部を備え、
   前記照明部が前記灯具本体部に装着された状態で、前記ベース部の前記上面が前記灯具本体部の下面に接触するように構成されたことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
2. 前記ＬＥＤ基板が、熱伝導性を有する接着剤で前記ベース部に接着されていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
3. 前記照明部は、前記灯具本体部に対して左右方向にスライドすることにより着脱されることを特徴とする請求項１または２記載のＬＥＤ照明装置。
4. 前記照明部に設けられて、前記ＬＥＤ基板に接続された基板側コネクタ部と、
   前記灯具本体部に設けられて、前記電源回路部に接続された電源側コネクタ部と、
   を備え、前記照明部を前記灯具本体部に対してスライドさせて前記灯具本体部に装着したときに、前記基板側コネクタ部と前記電源側コネクタ部とが接続されるように構成されたことを特徴とする請求項３記載のＬＥＤ照明装置。
5. 前記カバーの内面に、前記ＬＥＤからの光を拡散させる凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。
6. 前記照明部に、前記ＬＥＤからの光を拡散させる光拡散シートが、前記カバーの内面に沿って配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。

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