JP2012089450A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】円環状に複数のＬＥＤ素子を配置し大型の放熱板を用いずに軽量のＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】帯状部と櫛歯状部とを有する金属製のプリント基板５を円環状に屈曲させ、各櫛歯状部を、帯状部に対して所定の角度を有する斜面部と、帯状部に対して略垂直な水平部と、帯状部に対して略平行な後端部とを有するように三段階に屈曲加工する。放熱パッド部と電源供給パターンとを有するパターンをプリント基板５に形成し、一の櫛歯状部の斜面部上の電源供給パターンと、この一の櫛歯状部に隣接する櫛歯状部の水平部上の電源供給パターンとに交互にＬＥＤ素子４の電極を接触させ、放熱パッド部にＬＥＤ素子４の放熱端子を接触させて複数のＬＥＤ素子４を取り付ける。帯状部の内面側に帯状部と略同幅の円環状の放熱板６を取り付ける。ＬＥＤ素子４と放熱板６が取り付けられたプリント基板５と電源基板７とを上ケース２及び下ケース３内に収納する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を円環状に配置して軽量かつ放熱性に優れた構造により既存の環型蛍光灯の代替として使用できる照明装置に関するものである。

ＬＥＤ（発光ダイオード）は、省電力、長寿命といった特性により従来の白熱電球型蛍光灯に変わる照明器具として急速に普及が進んでいる。

ＬＥＤ素子は高出力を得るために大きな電力が投じられるとＬＥＤ素子自体が発熱し、その発熱により輝度の劣化を招き寿命が低下する課題を有しており、特に放熱性について配慮する必要がある。

ＬＥＤを用いた従来の蛍光灯と同形状のＬＥＤ照明器具については既に実用化されているが、蛍光灯と同等の照度を確保しようとした場合、高い放熱性を確保するために大型の放熱板（ヒートシンク）を実装する場合が多く、結果的に従来の蛍光灯に比べ照明器具重量が増加している傾向にある。

例えば、特許文献１に示されるような照明装置においては、ＬＥＤモジュールに対して非常に大きなヒートシンクを用いている。

特表２００８−５１８３８４号公報

また、図７（Ａ）に示すように、ＬＥＤ照明を環状型に形成した場合には、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属系の材料を用いた平板基板１０と、この平板基板１０上に配置した多数のＬＥＤ素子１１で構成することになる。

その結果、前記平板基板１０の面積に対するＬＥＤ素子１１の熱容量が大きくなり、その発熱により輝度の劣化を招き、ＬＥＤ素子１１の寿命が低下するという課題を有している。そこで、図７（Ｂ）に示すように、前記平板基板１０の裏側に放熱板（ヒートシンク）１２を貼り付けて放熱させる手法が採られる。

しかしながら、このような放熱板（ヒートシンク）１２を用いると、円環状の平板基板１０の形状が特殊な形状であるため、基板の歩留まりが悪く、結果的に平板基板１０のコストが高くなってしまうという問題があった。

また、放熱板１２は、アルミニウム等の金属の固まりであるため、照明機器全体の重量が重くなってしまう。しかしながら、蛍光灯器具に取り付ける照明器具は、日本工業規格（ＪＩＳ規格）に定められた重量以下である必要があり、落下事故防止の観点からより軽量であることが望ましい。

特に、環状蛍光灯については住宅用照明（ペンダントライト・シーリングライト）及びエレベータ（昇降機）の照明などとして使用される場合が多く、地震や緊急停止などの際のエレベータの急制動による振動に耐えるため、特に軽量性に配慮する必要がある。しかしながら、図７（Ｂ）に示すような大型の放熱板１２を用いると、照明機器全体の重量が重く、エレベータ（昇降機）の照明などとして使用した場合には、地震やエレベータ昇降による振動に耐えられなくなるという問題があった。

さらに、平板基板１０と放熱板１２との二つの部品から構成されるため、隙間が出来易く、放熱性の効率が悪くなってしまうという問題があった。通常、この隙間には、シリコーン系グリス、または、熱伝導シートなどを挟んで密着させるが、この熱伝導シートは金属に比べて熱伝導率が下がるため、平板基板１０の熱を完全に放熱板１２に伝えきれないという問題があった。

本発明の目的は、円環状に複数のＬＥＤ素子を配置した照明装置において、大型の放熱板を必要とせず、より軽量の照明装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、請求項１に係るＬＥＤ照明装置は、長手方向に延びて形成された帯状部と、該帯状部と一体に短手方向に延びる櫛歯状に形成された櫛歯状部とを有する金属製のプリント基板であって、前記帯状部が円環状に屈曲加工されると共に、前記櫛歯状部のそれぞれが短手方向に三段階に屈曲加工されて、前記帯状部に対して所定の角度を有する斜面部と、前記帯状部に対して略垂直な位置関係となる水平部と、前記帯状部に対して略平行な位置関係となる後端部とを有するプリント基板と、前記プリント基板上に形成されたパターンであって、前記帯状部及び前記櫛歯状部に接触する放熱パッド部と、電源供給パターンとを有するパターンとを備え、前記電源供給パターンが、一の前記櫛歯状部における前記斜面部と、該一の前記櫛歯状部に隣接する前記櫛歯状部における前記水平部とに交互に形成されたパターンと、下面部に電極と放熱端子とを備えるＬＥＤ素子であって、前記交互に形成された前記斜面部上の電源供給パターンと前記水平部上の電源供給パターンとに前記電極を接触され、前記放熱パッド部に前記放熱端子を接触されて取り付けられる複数のＬＥＤ素子と、前記円環状に屈曲加工された前記帯状部の内面側に取り付けられ、前記帯状部と略同幅の円環状の放熱板と、前記ＬＥＤ素子と前記放熱板が取り付けられた円環状の前記プリント基板を収納する上ケース及び下ケースと、前記ＬＥＤ素子に電源を供給する電源手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項１に係るＬＥＤ照明装置によれば、金属製プリント基板の櫛歯状部を三段階に屈曲加工し、櫛歯状部と帯状部に接触する放熱パッド部を設け、この放熱パッド部にＬＥＤ素子の放熱端子を接触させることにより、簡単な構造の円環状の放熱板を用いても十分な放熱効果が得られるので、ＬＥＤ照明装置の重量を増大することなく、照度の高いＬＥＤ照明装置を提供する。

請求項２に係るＬＥＤ照明装置では、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記プリント基板は、アルミニウム、鉄等の金属で形成されていることを特徴とする。

請求項２に係るＬＥＤ照明装置によれば、熱伝導率の高いアルミニウム、鉄等の金属をプリント基板に用いることにより、より一層放熱効果の高いＬＥＤ照明装置を提供する。

請求項３に係るＬＥＤ照明装置では、請求項１または請求項２に記載の発明の構成に加えて、前記放熱パッド部は、前記櫛歯状部の前記斜面部に前記電源供給パターンが形成される場合には、当該櫛歯状部の前記水平部に形成され、前記櫛歯状部の前記水平部に前記電源供給パターンが形成される場合には、当該櫛歯状部の前記斜面部に形成されることを特徴とする

請求項３に係るＬＥＤ照明装置によれば、放熱パッド部の面積を広くすることができ、より一層放熱効果の高いＬＥＤ照明装置を提供する。

請求項４に係るＬＥＤ照明装置では、請求項１ないし請求項３のいずれか一に記載の発明の構成に加えて、前記放熱パッド部はその表面が鏡面加工され、または、前記放熱パッド部に、鏡面加工した別体の金属板あるいはレンズ等を貼り付けることを特徴とする。

請求項４に係るＬＥＤ照明装置によれば、前記放熱パッド部が前記ＬＥＤ素子からの照射光を反射させる拡散板としての機能を有することになり、より一層照度の高いＬＥＤ照明装置を提供する。

本発明によれば、金属製プリント基板の櫛歯状部を三段階に屈曲加工し、櫛歯状部と帯状部に接触する放熱パッド部を設け、この放熱パッド部にＬＥＤ素子の放熱端子を接触させることにより、簡単な構造の円環状の放熱板を用いても十分な放熱効果が得られるので、軽量で照度の高いＬＥＤ照明装置を提供することができる。

本発明の実施形態におけるＬＥＤ照明装置の全体概略構造を示す分解図である。 図１に示したＬＥＤ照明装置に用いられる金属製プリント基板とＬＥＤ素子を示す平面図である。 図１に示したＬＥＤ照明装置に用いられる金属製プリント基板にパターンとＬＥＤ素子４を取り付けた状態を示す一部破断斜視図である。 図に示したＬＥＤ照明装置に用いられるＬＥＤ素子４を示す図であり、（Ａ）はＬＥＤ素子４を示す上面図、（Ｂ）はＬＥＤ素子４を示す下面図である。 図１に示したＬＥＤ照明装置に用いられる円環状放熱板を示す斜視図である。 図５に示した円環状放熱板を金属製プリント基板に取り付けた状態を示す側面図である。 従来のＬＥＤ照明装置に用いられるＬＥＤ素子を取り付けたプリント基板と放熱板を示す図であり、（Ａ）は、従来のＬＥＤ素子を取り付けたプリント基板を示す斜視図、（Ｂ）は、従来の放熱板を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

本発明の第１の実施形態を図１〜図８により説明する。本実施形態は、エレベータ等に用いられるＬＥＤ照明装置に本発明を適用した実施形態である。

図１は、本実施形態のＬＥＤ照明装置１を示す図である。図１に示すように、本実施形態のＬＥＤ装置１は、樹脂製の上カバー２と、樹脂製の下カバー３と、複数のＬＥＤ素子４と、これらのＬＥＤ素子４を実装した金属製プリント基板５と、金属製の円環状放熱板６と、電源基板７とを備えている。

上カバー２及び下カバー３は透過性と耐熱性に優れた透明または乳白色のプラスチック製で形成されている。下カバー３には、図１に示すように、熱を外気に放熱する放熱孔３ａが形成されており、金属製プリント基板５に伝わった熱が外気に放熱される。さらに、下カバー３を、熱伝導率の良いプラスチック樹脂で形成することにより、金属製プリント基板５の熱を、筐体である下カバー３にも逃がしている。

金属製プリント基板５には、アルミニウム・鉄などの熱伝導率が良く、かつ、適度な柔軟性を有する厚さの金属板を用いている。金属製プリント基板５は、図２に示すように、長手方向に延びて形成された帯状部５ａと、この帯状部５ａと一体で短手方向に延びて形成された櫛歯状部５ｂとを備えている。

櫛歯状部５ｂは、図３に示すように、三段階に屈曲加工され、帯状部５ａに対して所定の角度を有する斜面部５ｃと、帯状部５ａに対して略垂直な位置関係となる水平部５ｄと、帯状部５ａに対して略平行な位置関係となる後端部５ｅとに分けられる。

金属製プリント基板５の櫛歯状部５ｂの前記屈曲加工は、図２に示すように、ＬＥＤ素子４を斜面部５ｃと水平部５ｄとに交互に実装した後に行われる。このようにＬＥＤ素子４を斜面部５ｃと水平部５ｄとに交互に実装し、その後前記のように金属製プリント基板５の櫛歯状部５ｂを屈曲加工することにより、ＬＥＤ素子４の発光方向は、図３に示すように、帯状部５ａに対して所定の角度を有する方向と、帯状部５ａに対して略垂直な方向とに分散される。その結果、ＬＥＤ照射装置１は、被照射空間を一様に照射することができ、光の斑の発生を抑制することができる。

金属製プリント基板５は、図３のように前記屈曲加工した後は、図１に示すように、帯状部５ａを円環状に屈曲加工することにより、上カバー２と下カバー３内に収納可能となっている。

図３に示すように、金属製プリント基板５の表面にはパターン８が形成されており、このパターン８は、放熱パッド部８ａ〜８ｉと電源供給パターン８ｊを有している。ＬＥＤ素子４は、後述するように放熱端子を有しており、このパターン８上にＬＥＤ素子４の放熱端子を半田付けすることによりＬＥＤ素子４がパターン８に接合されている。

ＬＥＤ素子４は、上面図である図５（Ａ）に示すように、ＬＥＤ発光部４ａを備え、下面図である図５（Ｂ）に示すように、＋側電極（アノード）４ｂと−側電極（カソード）４ｃと放熱端子４ｄを備えている。＋側電極（アノード）４ｂと−側電極（カソード）４ｃは、半田付けによりパターン８に接合され、放熱端子４ｄは、半田付けによりパターン８の放熱パッド部８ａ〜８ｉに接合されるようになっている。

円環状放熱板６は、熱伝導率及び自己放熱性の良い合金から成る長尺帯状の板を、図５に示すように湾曲させて円環状に形成する。この円環状放熱板６はＬＥＤ素子４の出力をさらに増量させて照度を得ようとする場合に、放熱性をさらに高める補足部品として実装する。

円環状放熱板６は、金属製プリント基板５を図１のように円環状に加工した後、図６に示すように、金属製プリント基板５の帯状部５ａの裏面部に面で密着させて取り付けられる。このように、金属製プリント基板５の帯状部５ａの裏面部に一様に密着させて取り付けることで、放熱性を高めている。

この円環状放熱板６は、従来のＬＥＤ照明器具に使用されている大型の放熱板（ヒートシンク）に比べて非常に簡単な構造であるため、ＬＥＤ照明器具の重量に大きく影響を与えず、軽量な放熱板として実装できる。

図１に示す電源基板７は、商用交流電源（ＡＣ電源）をＬＥＤ素子４に供給する直流電源（ＤＣ電源）に変換する機能を持っている。電源基板７には、電源を供給する端子が長手方向の両側に形成されており、これらの端子が金属製プリント基板５上のパターン８の端部と接合されて、ＬＥＤ素子４への電源供給が可能となっている。

以上のような本実施形態のＬＥＤ照明装置１によれば、金属製プリント基板５におけるＬＥＤ素子４の実装部が、図２に示すように短手方向に延びて櫛歯状に形成されているため、表面積を広く取る事が可能となり、高い放熱効果を得ることができる。

また、本実施形態の金属製プリント基板５は、図３に示すように屈曲加工するため、放熱の方向が分散され、大気中へ効率良く自己放熱でき、さらに高い放熱効果を得ることができる。

さらに、本実施形態のＬＥＤ照明装置１は、従来に比べて極めて簡単な構造の軽量な円環状放熱板６を備えているので、照明装置全体の重量の軽量化を図りつつ、より一層高い放熱効果を得ることができる。

また、本実施形態においては、金属製プリント基板５上のパターン８に、面積の広い放熱パッド部８ａ〜８ｉを設けているので、ＬＥＤ素子４からの発熱を金属製プリント基板５の全体に効率よく熱伝導させることができる。その結果、より一層高い放熱効果を得ることができる。

またこれらの放熱パッド部８ａ〜８ｉは、その表面を直接鏡面加工する、または、鏡面加工した金属板や光学レンズ・プリズムなどを貼り付けるスペースにすることで、光を反射させる拡散板の機能をもたせている。

以上のように、本実施形態によれば、ＬＥＤ素子４を取り付ける金属製プリント基板５を、弾力性のある薄い金属板で形成すると共に、長手方向に延びて形成された帯状部５ａと、帯状部５ａに連続し、短手方向に延びて櫛歯状に形成された櫛歯状部５ｂとから形成したので、帯状部５ａを円環状に屈曲加工することにより、円環状の金属製プリント基板５を得ることができ、従来のように特殊な形のプリント基板を作成する必要がないので、金属製プリント基板５の歩留まりを向上させることができる。

また、プリント基板５を金属製とし、面積の広い櫛歯状部５ｂに面積の広い放熱パッド部８ａ〜８ｉを取り付け、放熱パッド部８ａ〜８ｉにＬＥＤ素子４の放熱端子４ｄを直接取り付けると共に、櫛歯状部５ｂを短手方向に屈曲加工するので、従来に比べて極めて高い放熱効果を得ることができる。

さらに、プリント基板５と、ＬＥＤ素子４と、放熱パッド部８ａ〜８ｉとにより、極めて高い放熱効果を得ることができるので、放熱板は、従来に比べて極めて簡単な構造の軽量な円環状放熱板６を用いることができ、結果的に従来のような大型の熱対策部品の追加を必要としないので、照明装置全体の重量の軽量化を図りつつ、極めて高い放熱効果が得られる。

本発明は、エレベータ（昇降機）の照明装置などに利用可能である。

１ ＬＥＤ照明装置
２ 上カバー
３ 下カバー
４ ＬＥＤ素子
４ａ ＬＥＤ発光部
４ｂ 放熱端子
５ 金属製プリント基板
５ａ 帯状部
５ｂ 櫛歯状部
６ 円環状放熱板
７ 電源基板
８ パターン
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈ、８ｉ 放熱パッド部

Claims (4)

1. 長手方向に延びて形成された帯状部と、該帯状部と一体に短手方向に延びる櫛歯状に形成された櫛歯状部とを有する金属製のプリント基板であって、前記帯状部が円環状に屈曲加工されると共に、前記櫛歯状部のそれぞれが短手方向に三段階に屈曲加工されて、前記帯状部に対して所定の角度を有する斜面部と、前記帯状部に対して略垂直な位置関係となる水平部と、前記帯状部に対して略平行な位置関係となる後端部とを有するプリント基板と、
   前記プリント基板上に形成されたパターンであって、前記帯状部及び前記櫛歯状部に接触する放熱パッド部と、電源供給パターンとを有するパターンとを備え、前記電源供給パターンが、一の前記櫛歯状部における前記斜面部と、該一の前記櫛歯状部に隣接する前記櫛歯状部における前記水平部とに交互に形成されたパターンと、
   下面部に電極と放熱端子とを備えるＬＥＤ素子であって、前記交互に形成された前記斜面部上の電源供給パターンと前記水平部上の電源供給パターンとに前記電極を接触され、前記放熱パッド部に前記放熱端子を接触されて取り付けられる複数のＬＥＤ素子と、
   前記円環状に屈曲加工された前記帯状部の内面側に取り付けられ、前記帯状部と略同幅の円環状の放熱板と、
   前記ＬＥＤ素子と前記放熱板が取り付けられた円環状の前記プリント基板を収納する上ケース及び下ケースと、
   前記ＬＥＤ素子に電源を供給する電源手段と、
   を備えるＬＥＤ照明装置。
2. 前記プリント基板は、アルミニウム、鉄等の金属で形成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. 前記放熱パッド部は、前記櫛歯状部の前記斜面部に前記電源供給パターンが形成される場合には、当該櫛歯状部の前記水平部に形成され、前記櫛歯状部の前記水平部に前記電源供給パターンが形成される場合には、当該櫛歯状部の前記斜面部に形成されることを特徴する請求項１または２記載のＬＥＤ照明装置。
4. 前記放熱パッド部はその表面が鏡面加工され、または、前記放熱パッド部に、鏡面加工した別体の金属板あるいはレンズ等を貼り付けることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一記載のＬＥＤ照明装置。