JP2012043536A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】屋内施設に照明装置を取り付けるにあたって、大掛かりな工事を必要とせず、しかも現在一般に流通している照明ユニットを使用しながらにして、放熱効果に優れた照明装置を提供すること。
【解決手段】照明光源を内蔵し、口金部を有する照明ユニットと、その口金部を装填したときに、口金部を介して照明光源と外部電源とを電気的に接続するランプソケットとを備え、ランプソケットが冷却ファンを有し、口金部がランプソケットに装填された状態で、冷却ファンが動作して照明ユニットを冷却できる構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置に関し、特に光源としてＬＥＤを備えた照明装置に関する。

ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）は、エレクトロルミネセンス効果を利用して、電圧を加えた際に発光する半導体素子である。ＬＥＤは長寿命、低消費電力、小型化・薄型化が可能である等の特長を有し、照明装置の光源として注目されている。

このＬＥＤを照明光源として用い、口金を介してＬＥＤに電源を供給する照明ユニットにおいては、高出力を得るために大電流を投じるとＬＥＤの温度が上昇し、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ある。そこで、照明ユニットのＬＥＤから発生する熱を外部に強制対流により放熱するために、冷却ファンを用いた放熱構造を有する照明装置が提案されている。

屋内に設置する、この冷却ファンを用いた照明装置の従来例として、図１３に示すように、内部にランプ１が収容されると共に、下面が開口した照明器具本体２含む、断熱施工用埋め込み型の照明装置１０が開示されている。この照明装置１０は、上面を覆う天井裏の断熱材３を貫通して、照明装置１０の上面に、吸気用ダクト４ａと排気用ダクト４ｂを備えており、吸気用ダクト４ａと排気用ダクト４ｂとは、それぞれ開口端に冷却ファン５を設けた構成としている（例えば、特許文献１参照。）。

また、他の従来例として、図１４に示すように、ＬＥＤ６が光源として実装されたＬＥＤユニット７と、電源装置８と、ＬＥＤユニット７と電源装置８とが取り付けられた器具本体９とを備え、電源装置８の中央付近に開口部が設けられ、この開口部にヒートシンクを強制空冷する冷却ファン５が設けられている照明ユニット２０が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００３−６８１３５号公報（第３頁、図２） 特開２００８−１０３１９５号公報（第４頁、図２）

しかしながら、特許文献１に開示されている照明装置１０は、冷却ファン５を取り付けるために、天井裏に取り付ける埋め込み型となっており、断熱材に貫通孔を設けたり、吸排気用のダクトを配設する等、構成が複雑で、照明装置１０の取り付けのために大掛かりな工事が必要となるという問題があった。

また、特許文献２に開示されている照明ユニット２０は、前述の特許文献１に開示されている照明装置１０に比較して簡素化されているが、天井裏に取り付ける照明ユニット２０の内部に、ＬＥＤユニット７と冷却ファン５を備えた一体構造となっている。そのため、ＬＥＤ６の寿命時期に、照明ユニット２０の簡易交換ができないという問題があった。また、現在世の中に流通している、この照明ユニット２０は、ＬＥＤ６の寿命によるユニット交換するときに、必ず図１４に示した特別な、冷却ファン５を備えた照明ユニット２０を使用しなくてはならないという問題もある。

（目的）
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、屋内施設に照明装置を取り付けるにあたって、大掛かりな工事を必要とせず、しかも現在一般に流通している照明ユニットを使用しながらにして、放熱効果に優れた照明装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明における照明装置は、照明光源を内蔵し、口金部を有する照明ユニットと、その口金部を装填したときに、口金部を介して照明光源と外部電源とを電気的に接続するランプソケットとを備え、ランプソケットが冷却ファンを有し、口金部がランプソケットに装填された状態で、冷却ファンが動作して照明ユニットを冷却することを特徴とするものである。

以上のように本発明の照明装置によれば、照明装置を設置するにあたって大掛かりな工事を必要とせず、しかも現在一般に流通している照明ユニットを使用しながらにして、放熱効果に優れた照明装置とすることができる。

本発明の第１の実施形態における照明装置を示す上面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明の第１の実施形態におけるランプソケットを示す概略斜視図である。 図３におけるＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第１の実施形態におけるランプソケットを示し、図５（ａ）は上平面図、図５（ｂ）は下平面図である。 本発明の第１の実施形態における照明ユニットを示す概略断面図である。 本発明の第１の実施形態における照明ユニットをランプソケット本体から取り外した状態を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態における照明装置の点灯回路を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態における照明装置を示す断面図である。 図９におけるＣ部の部分拡大断面図である。 本発明の第２の実施の形態のランプソケットの基部を示す断面図である。 図１１において矢印Ｄ方向からみたランプソケットの基部を示す平面図である。 従来技術における照明装置を示す断面図である。 従来技術における照明装置の他の例を示す断面図である。

以下、図を参照して、本発明の実施形態における照明装置について説明する。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態の照明装置の構成について説明する。図１は、第１の実施の形態の照明装置を示す上面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。

図１、図２に示すように、照明装置１１は、照明光源（図示せず）を内蔵した照明ユニット１６と、この照明ユニット１６を着脱可能とするランプケース１５とを備えている。カップ状のランプケース１５の底板１８の内側には、ランプソケット１３が取り付けられており、このランプソケット１３に照明ユニット１６が装着されて、接続ピン４３を介して外部から照明ユニット１６に給電されて、照明光源の点灯を制御する。

また、ランプソケット１３の内部には、冷却ファン１４が備えられており、照明ユニット１６がランプソケット１３に装着された状態において、照明光源と外部電源（図示せず）とが電気的に接続されるとともに、冷却ファン１４を必要に応じて作動させて、ランプケース１５内部で滞っている空気を強制的に対流させて、照明ユニット１６を冷却できるようになっている。上記構成とすることで、照明光源の点灯により発生した熱を効率よく対流させ、結果として照明ユニット１６を冷却することができる。また、上記構成とすることで、屋内に照明装置を設置するにあたって、最小限の工事でもって目的の放熱効果を有する形態とすることができる。この照明ユニット１６と冷却ファン１４の配置形態、および制御方法の詳細については、後述する。

ランプケース１５は金属製で、反射体が一体に形成されており、円形の底板１８、およびこの底板１８の周辺部から折り曲げられ一方へ延伸されている反射板部１９を有しており、カップ状に形成されている。反射板部１９は、一方へ延伸されるに従い拡径されており、端部１９ａ側は開放されている。カップ状のランプケース１５の底板１８には、中央領域に円形状の開口部１８ｂが形成されており、この開口部１８ｂによって、ランプケース１５の内側と外側（天井裏）との通気を可能としている。

また、反射板部１９の内側には、２個の温度センサ１７ａ、１７ｂが配置されており、温度センサ１７ａは、底板１８に近い位置に配置され、温度センサ１７ｂは反射板部１９の端部１９ａに近い位置に配置されている。この２個の温度センサ１７ａ、１７ｂは、冷却ファン１４の動作をＯＮ／ＯＦＦしたり、ファンの回転方向を切り替えるための情報を出力する。

続けて、ランプソケット１３の構成、およびランプソケット１３と冷却ファン１４との配置関係について、さらに詳細に説明する。図３はランプソケット１３の構成を示す斜視図であり、図４は図３におけるＢ−Ｂ断面図である。また、図５はランプソケット１３を示し図５（ａ）は上平面図、図５（ｂ）は下平面図である。

図３、図４、図５（ａ）に示すように、ランプソケット１３は、絶縁性を有する合成樹脂製の円筒形状で、その中央には円筒の中心軸線方向に貫通する貫通孔１３ａが形成されている。この貫通孔１３ａの内部には、冷却ファン１４がランプソケット１３と一体となって取り付けられている。

また、ランプソケット１３の基部３５における端面３５ａの反対側は、４つの脚部３５ｂで仕切られて、ランプソケット１３の貫通孔１３ａの内面からランプソケット１３の外周部に向かって開口する４個のランプソケット開口部３６が、９０度間隔で設けられている。さらに、この脚部３５ｂには、ランプソケット１３の底板１８との取り付け方向に、照明ユニット１６側からの排気、または照明ユニット１６側への吸気ができるように、通気開口を残して、冷却フィン１４が架橋して固定されている。なおこの基部３５には、冷却ファン１４の回転を制御するための正逆切替回路が内挿され、照明ユニット１６がランプソケット１３に装填されて外部電源から電力が供給され、冷却ファン１４の動作制御を行う。

この様な位置に、ランプソケット開口部３６を設けることにより、ランプソケット１３に照明ユニット１６を装着した状態において、ランプソケット１３の貫通孔１３ａと外部とを連通させる。これによって、冷却ファン１４が作動すると、ランプケース１５のカップ内で滞っている空気を強制的対流させ、照明ユニット１６を効果的に冷却することができる。

また、図５（ｂ）に示すように照明ユニット１６が装着される側の、ランプソケット１
３の基部３５の端面３５ａには、一対の接続孔３１が形成されていて、この接続孔３１の内側に電源供給するための電極（図示せず）が配置されている。接続孔３１は、ランプソケット１３の中心に対して回転対称に位置する円弧状の溝部であり、この円弧状の溝部の一端には拡径部３２が形成されている。この一対の接続孔３１は照明ユニット１６をランプソケット１３に装着するために設けたものであるが、これについては、後述する。

次に、照明ユニットの構成について説明する。図６は、照明ユニット１６の構成を示す断面図である。

図６に示すように、照明ユニット１６は、全体が放熱性に優れたアルミニウムなどの金属によって形成されていて、内部に配置される光源としての複数のＬＥＤ３７、ＬＥＤ３７を点灯させる点灯回路（図示せず）等を備えている。また、照明ユニット１６の一面側にはＧＸ５３の口金部３８が形成され、他面側にはＬＥＤ３７が配置され、このＬＥＤ３７を覆うように、光拡散性を有するガラスや合成樹脂等からなる拡散板３９が設けられている。

また、口金部３８は、ランプソケット１３に当接するリング状の当接面４１を有し、この当接面４１の中央から突出し、内部にＬＥＤの電源回路等を収容する、円柱状の突出部４２が形成されている。この突出部４２は、ランプソケット１３の貫通孔１３ａに嵌合される。さらに当接面４１には、その表面から突出する一対の接続ピン４３が設けられており、この接続ピン４３は、導電性を有する金属製で、その先端部には径大部４４が形成されている。

次に、上記照明ユニット１６とランプソケット１３との接合形態について説明する。図７は、照明ユニット１６をランプソケット１３から外した状態を示す斜視図である。

照明ユニット１６をランプソケット１３に装着するには、照明ユニット１６の各接続ピン４３を、ランプソケット１３の各接続孔３１の拡径部３２に合わせて挿入するように、照明ユニット１６をランプソケット１３の方向に移動させる。その後、照明ユニット１６を所定の方向（図では時計回り方向）へ回動させて、各接続ピン４３を各接続孔３１に移動させることにより、各接続ピン４３がランプソケット１３の電極に電気的に接触される。なおこのとき、図では示していないが、照明ユニット１６の突起部４２の側壁面に形成されたガイド溝と、ランプソケット１３の貫通孔１３ａの内壁に配した突起とを係合させながら、ランプソケット１３に対する照明ユニット１６の位置が決まって固定される。

次に、照明ユニットの点灯制御、およびランプソケット１３に収容されている冷却ファン１４の制御について説明する。図８は、照明ユニットの点灯回路および冷却ファンの制御回路を示すブロック図である。なお、図８では、正逆切替回路が、ＬＥＤ駆動回路に併記されて描かれているが、ＬＥＤ駆動回路は、照明ユニット１６内部に内挿されており、正逆切替回路は、ランプソケット１３の基部３５内部に内挿されているものとする。

図８において、ランプソケット１３に照明ユニット１６を装着すると、接続ピン４３に接続されるそれぞれの電極を介して電気的に接続され、外部電源である電源ＡＣと接続される。電源ＡＣの両端には整流回路が接続され、整流回路の一方の出力端にはＬＥＤ駆動回路が接続され、ＬＥＤ駆動回路にＬＥＤ３７が接続されている。

また、整流回路の他方の出力端には、冷却ファン１４の回転を制御する正逆切替回路が接続され、正逆切替回路に冷却ファン１４が接続されている。さらに正逆切替回路は、温度センサ１７ａ、１７ｂに接続されており、温度センサ１７ａ、１７ｂの情報が正逆切替回路に入力され、これに基づいて冷却ファン１４の回転のＯＮ／ＯＦＦや回転方向が制御
出来るように構成されている。そして、温度センサ１７ａと１７ｂとを比較して温度差があった場合、ランプケース１５内に滞っている空気に対し、強制的に対流を起こす様、冷却ファン１４を動作させる。

以上のように本実施形態の照明装置１１は、照明ユニット１６がランプソケット１３に装填されて、冷却ファン１４が動作することで、照明ユニット１６を冷却できるように構成されている。さらに、この冷却ファン１４は、ランプケース１５に設けられた温度センサ１７ａ、１７ｂの情報に基づき動作し、冷却ファン１４の回転のＯＮ／ＯＦＦや、回転方向が切り替えられるように構成されている。このように、必要に応じて冷却ファン１４が作動するため、一般に流通している、冷却ファンなどの特別な放熱機構を備えていない照明ユニットを、本実施形態に示したランプソケット１３に組み合わせたとしても、効率よく放熱することができる。

また、温度センサ１７ａ、１７ｂの情報に基づき冷却ファン１４が作動すると、ランプケース１５の底板１８の開口部１８ｂから外気が流入するとともに、ランプソケット１３のランプソケット開口部３６から大気が流出し、ランプケース１５の反射板部１９の端部１９ａ側から大気が流出する。これによって、強制的な大気の流れが作り出され、ＬＥＤ３７の点灯時において発生する熱を効率よく放熱させることができ、照明ユニット１６のＬＥＤ３７の温度上昇を抑制でき、ＬＥＤ３７の発光効率を高い状態に維持することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態の具体的構成について説明する。図９は、第２の実施の形態の照明装置を示す断面図、図１０は、図９におけるＣ部の部分拡大断面図、図１１は、第２の実施の形態のランプソケットの基部を示す部分断面図、図１２は、図１１における矢印Ｄ方向からみた平面図である。

第２の実施の形態の照明装置２１は、ランプケース２５と、ランプソケット２３の基部４５の形状が、第１の実施形態の照明装置１１とは異なっているが、ランプソケット２３が冷却ファン１４を備えている点を含め、その他の点については同様である。そのため以下の説明では、同一構成要素についは同一番号を付し、重複する説明は省略する。

図９に示すように、第２の実施の形態の照明装置２１における、ランプケース２５の底板２８には、図１に示した開口部１８ｂが設けられておらず、端部１９ａ側だけがカップ状に開放された構造になっている。

また、図１０に示すように、ランプソケット２３には、通風溝４６、４７が設けられており、例えば、矢印に示す方向に空気を対流させることができるようになっている。この通風溝４６は、図１１、図１２に示すように、ランプソケット２３の貫通孔２３ａの内周面に、貫通孔２３ａの中心軸線方向に複数形成されている。また、通風溝４７は、基部４５の端面４５ａに形成されており、貫通孔２３ａの内面から基部４５の外周部に向かって放射状に複数形成されている。この通風溝４６、４７は、互いに、その位置が対応するように形成されて連通している。

この様にランプソケット２３に通風溝４７を設けることによって、図１０に示すように、ランプソケット２３に照明ユニット１６を装着した状態において、基部４５の端面４５ａと、照明ユニット１６の当接面４１との間に大気が流出入する通風口が形成される。同様に、通風溝４６を設けることによって、ランプソケット２３の貫通孔２３ａの内面と照明ユニット１６の突出部４２の外周部の間に、大気が流出入する通風口が形成される。

以上のように、本実施形態の照明装置２１によれば、温度センサ１７ａ、１７ｂの情報に基づき、照明ユニット１６が過熱状態となり、ランプケース２５内に熱い空気が滞ったときに、ランプソケット２３に備えられた冷却ファン１４が作動する。これにより、ランプケース２５の端部１９ａ側の開放部から流入する大気が照明ユニット１６を冷却し、ランプソケット２３の通風溝４６、４７によって形成された通風口を通って、同じく空気を流入した側に向けて排気をし、照明ユニット１６で発生する熱を効率よく放熱させることができる。この様に、本実施形態の照明装置２１においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、照明装置２１によれば、第１の実施形態の様に、ランプケース２５に開口部１８ｂが存在しないので、天井裏から空気が流入することがなく、天井裏から室内へのゴミ等が流入することがなくなる。また、この照明装置２１の据え付け工事が、第１の実施形態に比べ、さらに簡易と成る。

なお、第１、第２の実施形態においては、照明光源として複数のＬＥＤ３７を用いた例で説明したが、これに限定されるものではなく、単個のＬＥＤにも適応することが出来る。また、第１、第２の実施形態において、ＧＸ５３口金の照明ユニット１６の例を示したが、これに代えてＧＵ１０口金の照明ユニットにおいても、本発明と同様の効果を得ることができる。更に、上記説明では、冷却ファン１４をランプソケット１３、２３の貫通孔１３ａ、２３ａ内部に配置した例を示したが、ランプソケットと一体ではあるが、貫通孔１３ａ、２３ａの外側に配置しても構わない。

１１、２１ 照明装置
１３、２３ ランプソケット
１３ａ、２３ａ 貫通孔
１４ 冷却ファン
１５、２５ ランプケース
１６ 照明ユニット
１７ａ、１７ｂ 温度センサ
１８、２８ 底板
１８ｂ 開口部
１９ 反射板部
１９ａ 端部
３１ 接続孔
３２ 拡径部
３５、４５ 基部
３５ａ、４５ａ 端面
３６ ランプソケット開口部
３７ ＬＥＤ
３８ 口金部
３９ 拡散板
４１ 当接面
４２ 突出部
４３ 接続ピン
４４ 径大部
４６、４７ 通風溝

Claims (5)

1. 照明光源を内蔵し、口金部を有する照明ユニットと、前記口金部を装填したときに、前記口金部を介して前記照明光源と外部電源とを電気的に接続するランプソケットとを備え、
   前記ランプソケットは、冷却ファンを有し、
   前記口金部が前記ランプソケットに装填された状態で、前記冷却ファンが動作して前記照明ユニットを冷却する
   ことを特徴とする照明装置。
2. 前記口金部は、ＧＸ５３口金であり、
   前記冷却ファンは、ランプソケット貫通孔の内部に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記冷却ファンは、前記ランプソケット貫通孔を架橋して設けられる
   ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記冷却ファンは、前記ランプソケットに設けられた温度センサの情報に基づき動作する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の照明装置。
5. 前記冷却ファンは、前記温度センサの情報に基づき、ファンの回転方向を切り替える
   ことを特徴とする請求項４に記載の照明装置。

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