JP2012069395A

JP2012069395A - 照明装置

Info

Publication number: JP2012069395A
Application number: JP2010213554A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Suzuki; 一男鈴木
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2012-04-05

Abstract

【課題】大掛かりな工事を必要とせず、天井裏から室内へのゴミ等の流入を防止できるとともに、放熱効果に優れた照明装置を提供する。
【解決手段】照明光源を内蔵する照明ユニットと、照明ユニットを凹形状内部に装填するランプケースとを有する照明装置において、ランプケース凹部内に、冷却ファンを有し、
照明ユニットがランプケース内に装填された状態で、照明光源の光照射方向から吸気を行い、照明ユニットを空冷した後に、光照射方向に向けて排気する構成とした。
【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、外部に強制的に排熱するための放熱構造（冷却ファン）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１４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１５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を設け、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を設けるとともに、器具本体９の、電源装置８の開口部が設けられている位置に放熱孔９ａを設けた照明ユニット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。さらに、冷却ファン５を配置した電源装
置８の開口部が天井裏側に設けられており、器具本体９における電源装置８の開口部に対応する位置に放熱孔９ａが設けられているため、天井裏から空気が流入し、天井裏から室内へゴミ等が流入するという問題があった。

（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、天井裏から室内へのゴミ等の流入を防止できるとともに、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、照明光源を内蔵する照明ユニットと、照明ユニットを凹形状内部に装填するランプケースとを有する照明装置において、ランプケース凹部内に、冷却ファンを有し、照明ユニットがランプケース内に装填された状態で、照明光源の光照射方向から吸気を行い、照明ユニット近傍の大気を、光照射方向に向けて排気することを特徴とする。

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、天井裏から室内へのゴミ等の流入を防止できるとともに、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。また、天井裏から室内へゴミ等の流入を防止することができる。

本発明の第１の実施形態における照明装置を示す上平面図である。図１におけるＡ−Ａ断面図である。図２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す概略斜視図である。図４におけるランプソケットの下面図である。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。本発明の第３の実施形態における照明装置を示す断面図である。図１０におけるＣ部の部分拡大断面図である。本発明の第３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１２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平面図であり、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を凹形状内部に着脱可能に装填するカップ状のランプケース１５とを備えており、天井５０の孔５２から天井裏に埋め込まれて取り付けられている。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、ランプケース１５の凹部内に、冷却ファン１４を有し、この冷却ファン１４は、照明ユニットがランプケース凹部内に装填されたときの、照明ユニット１６とランプケース１５間の隙間部分に配設されており、ランプケース１５の底板１８の内側に取り付けられている。そして、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、照明光源の光照射方向（図２の下側）から吸気を行い、照明ユニット１６を空冷した後に、同じ光照射方向に向けて排気する。これによって、ランプケース１５内部で滞っている空気を強制的に移動させ、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、ランプケース１５内部で温められた空気を効率よく移動させ、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１１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。また、ランプケース１５の、天井裏に埋め込まれる底板１８、反射板部１９には開口部がないため、天井裏から空気が流入せず、天井裏からゴミ等が室内へ流入することを防ぎながら、照明ユニット１６の温度上昇を効率よく低減させることができる。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、１９ｂ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の内側には、ランプソケット１３と冷却ファン１４とが取り付けられており、ランプソケット１３は底板１８の中央付近に配置され、冷却ファン１４は底板１８の中心に対して外周側に偏った位置に配置されている。

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、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。

次に、ランプソケット１３の構成について説明する。図４はランプソケット１３の構成を示す斜視図であり、図５は下平面図である。

図４に示すように、ランプソケット１３の基部３５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。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、３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３個のランプソケット開口部３６が、１２０度間隔で設けられている。なおこの基部３５の内部には、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。

また、図５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１３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、ランプケース１５への冷却ファン１４の取り付け位置について説明する。図３は、図２におけるＢ−Ｂ断面図である。図１、図３に示すように、冷却ファン１４は、ランプケース１５の底板１８の中心に対して外周側に偏った位置に配置されており、ランプソケット１３の脚部３５ｂ同士の間に形成されているランプソケット開口部３６に対応する位置に配置されている。また、冷却ファン１４の送風方向がランプケース１５の開放されている端部１９ａ、１９ｂ（図２参照）側になるように取り付けられている。

この様な位置に、冷却ファン１４及びランプソケット１３を配置するととも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、照明光源の光照射方向であるランプケース１５の反射板部１９の一方の端部１９ａ側から吸気を行い、ランプソケット開口部３６付近で滞留していた大気を、ランプケース１５の反射板部１９の他方の端部１９ｂ側に向けて排気する。これによって、ランプケース１５のカップ内で滞っている空気を強制的に移動させ、照明ユニット１６を効果的に冷却することができる。

次に、照明ユニット１６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１６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、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を強制的に移動させる様、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、照明光源の光照射方向であるランプケース１５の反射板部１９の一方の端部１９ａ側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を大気が通過して、ランプケース１５の反射板部１９の他方の端部１９ｂ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。

また、ランプケース１５の、天井裏に埋め込まれる底板１８、反射板部１９には開口部がなく天井裏から室内へ空気が流入することがない。このため天井裏から室内へゴミ等が流入するのを防止することができる。

また、本発明の照明装置１１の形態を採用すれば、冷却ファンを搭載していない、一般に流通している照明ユニット１６を使用しながらにして、効率の良い放熱をすることができる。
（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の実施形態における照明装置を示す断面図である。

第２の実施の形態の照明装置２１は、冷却ファン２４とその取り付け位置が第１の実施形態と異なっており、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における冷却ファン２４は、送風方向がランプケース１５の底板１８の平面と略平行となるように底板１８に取り付けられている。また、冷却ファン２４は、ランプケース１５の底板１８の中央付近に配置され、かつランプソケット開口部３６内に位置するように配置されている。

なお、冷却ファン２４の位置は、底板１８の中央に限定されるものではなく、例えば、ランプソケット１３のランプソケット開口部３６に対応する位置で、底板１８の中心から偏った位置に取り付けても良いし、底板１８の平面（照明ユニット１６の取付け面）に対し、所定の角度傾けて配置して、図９で達成すると同じ方向に、大気の流れを作ることができるようにしても良い。

以上のように、本実施形態の照明装置２１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２４が動作することで、ランプケース１５の反射板部１９の一方の端部１９ａ側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を大気が通過して、ランプケース１５の反射板部１９の他方の端部１９ｂ側から大気が流出する。これによって、照明ユニット１６を冷却できるように構成されており、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態の具体的構成について説明する。図１０は、第３の実施の形態の照明装置を示す断面図、図１１は、図１０におけるＣ部の部分拡大断面図、図１２は、第３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１３は、図１２における矢印Ｄ方向からみた平面図である。

第３の実施の形態の照明装置５１は、ランプソケット１５への冷却ファン１４の取り付け位置と、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とは異なっており、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１０に示すように、第３の実施の形態の照明装置５１における、冷却ファン１４はランプケース１５の底板１８の中央付近に配置され、かつランプソケット開口部３６内に位置するように配置されている。なお、送風方向は、第１の実施形態と同様である。

また、図１１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が流れるようになっている。この通風溝４６は、図１２、図１３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も図１２、図１３に示すように、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１１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５１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１５内に熱い空気が滞ったときに、ランプケース１５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１５の端部１９ａ側の開放部から流入する大気によって、照明ユニット１６近傍の大気に流れを与え、ランプソケット２５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。この様に、本実施形態の照明装置５１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。

なお、各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、またはその他の照明光源を用いる場合においても適応することが出来る。また、各実施形態において、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をランプケース１５の底板１８に取り付けた例で説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ランプケース１５の反射板部１９、またはランプソケット１３に取り付けても構わない。

１１、２１、５１照明装置
１３、２３ランプソケット
１３ａ、２３ａ貫通孔
１４、２４冷却ファン
１５ランプケース
１６照明ユニット
１７ａ、１７ｂ温度センサ
１８底板
１９反射板部
１９ａ一方の端部
１９ｂ他方の端部
３１接続孔
３２拡径部
３５、４５基部
３５ａ、４５ａ端面
３５ｂ脚部
３６ランプソケット開口部
３７ＬＥＤ
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
５０天井
５２孔

Claims

照明光源を内蔵する照明ユニットと、
前記照明ユニットを凹形状内部に装填するランプケースと、を有する照明装置において、
ランプケース凹部内に、冷却ファンを有し、
前記照明ユニットが前記ランプケース内に装填された状態で、前記照明光源の光照射方向から吸気を行い、照明ユニット近傍の大気を、前記光照射方向に向けて排気する
ことを特徴とする照明装置。
前記冷却ファンは、前記照明ユニットが前記ランプケース凹部内に装填されたときの、前記照明ユニットと前記ランプケース間の隙間部分に配設されている
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記冷却ファンは、前記照明ユニットの取付け中心位置からずらした位置に配設されている
ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
前記冷却ファンは、前記照明ユニットの取付け面に対し、所定の角度傾けた配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
前記ランプソケットには、前記光照射方向からの吸気と、前記光照射方向への排気を行うための通気溝を設けた
ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
前記照明ユニットは、ＧＸ５３口金を有し、
当該ＧＸ５３口金でもって、前記ランプケース凹部内に装填される
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の照明装置。
前記ランプケースは、天井に設けられた孔内に埋設される
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の照明装置。
前記冷却ファンは、前記ランプケースまたは前記照明ユニ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７のいずれか一項に記載の照明装置。