JP2014049346A - 照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱部によって熱せられた空気が外装部の内側にこもらず、光源部の熱を効率よく発散できる照明器具を提供する。
【解決手段】照明器具１００は、発光素子（ＬＥＤ１１）を有する光源部１と、前記光源部１の熱を空気中へ発散させる放熱部２と、前記放熱部２の少なくとも一部を覆う外装部３と、を備える。前記外装部３には、光を照らす方向Ｌを変更しても上下方向Ｘの略上側となる部分に貫通孔３ｈａ（３ｈｂ）が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明器具の技術に関する。

従来より、任意の方向に光を照らすスポットライト型の照明器具が知られている（例えば特許文献１参照）。このような照明器具は、意匠性を考慮した外装部を備えており、室内インテリアなどを基調とした商品選択を可能としている。

ところで、このような照明器具は、発光素子を有する光源部と、光源部の熱を空気中へ発散させる放熱部と、を備えている。そして、外装部は、少なくとも放熱部を覆うように取り付けられている。このため、放熱部によって熱せられた空気が外装部の内側にこもり、光源部の熱を効率よく発散できない場合があった。

特開２０１１−１５９４４７号公報

本発明は、放熱部によって熱せられた空気が外装部の内側にこもりにくく、光源部の熱を効率よく発散できる照明器具を提供することを目的としている。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、本願に開示する照明器具は、
発光素子を有する光源部と、
前記光源部の熱を空気中へ発散させる放熱部と、
前記放熱部の少なくとも一部を覆う外装部と、を備える照明器具であって、
前記外装部には、光を照らす方向を変更しても上下方向の略上側となる部分に貫通孔が設けられている、としたものである。

本願に開示する照明器具は、上記の構成を基本として、以下のような態様をとることができる。

即ち、本願に開示する照明器具において、
前記貫通孔は、第一の貫通孔を含み、
前記第一の貫通孔は、光を照らす方向を上下方向に対して平行又は略平行となる姿勢にした場合、前記上下方向の略上側となる部分に設けられている、構成とすることが好ましい。

本願に開示する照明器具において、
前記貫通孔は、第二の貫通孔を含み、
前記第二の貫通孔は、光を照らす方向を上下方向に対して垂直又は略垂直となる姿勢にした場合、前記上下方向の略上側となる部分に設けられている、構成とすることが好ましい。

本願に開示する照明器具において、
前記放熱部は、光軸方向に対して平行かつ前記第二の貫通孔に対して近接する方向に形成された複数の放熱フィンを有しており、
一部の前記放熱フィンは、前記第二の貫通孔の近傍で高さが低くなっている、構成とすることが好ましい。

本願に開示する照明器具において、
前記放熱部は、光軸方向に対して平行かつ前記第二の貫通孔に対して近接する方向に形成された複数の放熱フィンを有しており、
前記放熱フィンは、前記発光素子の周囲に該発光素子の前側から後側にかけて形成されている、構成とすることが好ましい。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本願に開示する照明器具によれば、放熱部によって熱せられた空気が外装部の内側にこもりにくいので、光源部の熱を効率よく発散させることが可能となる。

照明器具１００の使用状態を示す図。 照明器具１００の構造を示す図。 照明器具１００の動作を示す図。 光源部１が発した熱の伝達方向を示す図。 光源部１が発した熱の伝達方向を示す図。 光源部１が発した熱の伝達方向を示す図。

まず、本発明の実施形態に係る照明器具１００について簡単に説明する。

図１は、照明器具１００の使用状態を示す図である。図２は、照明器具１００の構造を示す図である。図３は、照明器具１００の動作を示す図である。なお、本願では、重力が作用する方向を上下方向Ｘと定義する。また、光を照らす方向Ｌに対して平行となる方向を光軸方向Ｙと定義する。なお、本実施形態に係る照明器具１００は、天井面や壁面などの被固定部Ｆに固定して使用することを主な使用形態としている。

照明器具１００は、主に、光源部１と、放熱部２と、外装部３と、ブラケット４と、で構成されている。また、本実施形態に係る照明器具１００は、電源部５を備えている（図１、図３参照）。

光源部１は、発光素子を有する構成部品である。本実施形態において、発光素子は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）１１である。ＬＥＤ１１が発した光は、レンズ１３などによって屈折されて任意の方向へ照射される（矢印Ｌ参照）。レンズ１３は、照射角度などのパラメータに基づいて設計されている。なお、本実施形態おける発光素子は、ＬＥＤ１１であるが、白熱灯やハロゲン灯などであっても良く、これに限定するものではない。

放熱部２は、光源部１の熱を空気中へ発散させる構成部品である。具体的に説明すると、放熱部２は、光源部１のＬＥＤ１１や基板１２の熱を空気中へ発散させる構成部品である。放熱部２は、熱伝導性の高いアルミニウム合金で形成されている。これは、強度や耐久性、コストなどを考慮して決定されたものである。但し、熱伝導性の高い他の材料を用いて形成するとしても良い。放熱部２の詳細な構造については後述する。

外装部３は、放熱部２の一部を覆う構成部品である。外装部３は、外部から加わる衝撃に対して放熱部２を保護する。外装部３は、放熱部２の少なくとも一部を覆うので、放熱部２の放熱フィン２２の隙間に埃などの異物が付着することを低減できる。また、外装部３は、意匠性が考慮されているので、美感を起こさせることができる。本実施形態において、外装部３は、光軸方向Ｙにおける断面の母線が凸状の曲線となっている。従って、外装部３の外側形状は、母線を回転させることによって得られる、いわゆる砲弾型である。なお、外装部３の形状は、砲弾型に限らず、円筒型、円錐型、角柱型などであっても良い。また、外装部３の端部と側部には、貫通孔３ｈａ・３ｈｂが設けられている（図２Ｃ参照）。外装部３の詳細な構造については後述する。

ブラケット４は、光を照らす方向Ｌを変更自在に支持できる構成部品である。ブラケット４は、放熱部２にボルト４１によって取り付けられている。このため、ブラケット４は、ボルト４１を中心として回動自在となっている。換言すると、本体部分（光源部１、放熱部２及び外装部３から成るモジュール）は、ボルト４１を中心として回動自在となっている。なお、照明器具１００では、上下方向Ｘに対して平行となる方向から垂直となる方向へ光を照らす方向Ｌを変更できる（図３の矢印Ｐ参照：０度から９０度の範囲で変更できる）。また、ブラケット４は、支持具４２を中心として回転自在となっている。換言すると、本体部分（光源部１、放熱部２及び外装部３から成るモジュール）は、支持具４２を中心として回転自在となっている。つまり、照明器具１００では、光を照らす方向Ｌを回転させることができる（図３の矢印Ｒ参照：０度から３６０度の範囲で変更できる）。

次に、放熱部２の詳細な構造について説明する。

放熱部２には、ＬＥＤ１１や基板１２を納めるため、収容部２ｓが設けられている（図２Ｂ、図２Ｃ参照）。ＬＥＤ１１は、基板１２上に複数配置され、ＬＥＤ１１が配置された状態の基板１２が収容部２ｓに納められる。なお、収容部２ｓは、放熱部２の光軸方向Ｙにおける端部から深い位置に設けられている。放熱部２の内側形状は、ＬＥＤ１１から出射する光を反射させるリフレクタとしての役割を有する。また、レンズ１３は、放熱部２の内側形状に沿うように嵌め込まれる。このように、ＬＥＤ１１、基板１２、レンズ１３などから構成される光源部１は、放熱部２の光軸方向Ｙにおける一端部に取り付けられることとなる。

更に、放熱部２には、二つのボス（ネジ穴などを設けるための突起部）２１が設けられている。二つのボス２１は、上下方向Ｘに対して垂直となる方向、即ち、水平方向に設けられている。これは、光軸方向Ｙに対して垂直となる方向でもある。そして、それぞれのボス２１には、ネジ穴２１ｈが設けられている。このため、放熱部２を挟み込むように形成されているブラケット４は、二つのボルト４１によって取り付けられることとなる。なお、ブラケット４は、スプリングワッシャを介して取り付けられるため、本体部分（光源部１、放熱部２及び外装部３から成るモジュール）を回動させてもボルト４１は緩みにくい。

更に、放熱部２には、複数の放熱フィン２２が設けられている。複数の放熱フィン２２は、光軸方向Ｙに対して平行かつ貫通孔３ｈｂに対して対向するように設けられた支持壁２３の両面（裏表両方）に形成されている。放熱フィン２２は、互いに所定の間隔をあけて形成されているので外気に触れる面積が大きく、該放熱フィン２２まで伝達した熱を効率よく空気中へ発散できる。つまり、放熱フィン２２は、ＬＥＤ１１や基板１２の熱を効率よく空気中へ発散できるのである。また、それぞれの放熱フィン２２は、その長手方向が光軸方向Ｙに対して平行かつ貫通孔３ｈｂに対して近接する方向（図２Ｃの矢印Ｋの方向）に形成されている。放熱フィン２２は、その端部がボス２１と交わっている。即ち、放熱フィン２２は、ボス２１を始点として光軸方向Ｙに形成されているともいえる。

次に、外装部３の詳細な構造について説明する。

上述したように、外装部３は、いわゆる砲弾型形状である。外装部３は、その内部が空洞になっているため、放熱部２を覆うことができる。なお、外装部３は、放熱部２の外径寸法（光軸方向Ｙに直交する方向の外径寸法）が最大となっている部分に接触した状態で、二つのボルト３１によって固定される（図２Ｂ参照）。外装部３が取り付けられた際には、該外装部３と放熱フィン２２との間に所定の隙間Ｄが設けられる（図２Ｃ、図４、図５、図６参照）。このため、外部から流入した空気及び放熱部２によって熱せられた空気は、外装部３の内面に沿って自由に流れる。

更に、上述したように、外装部３には、貫通孔３ｈａ・３ｈｂが設けられている。第一の貫通孔３ｈａは、外装部３の端部（光源部１に対して反対側となる端部）に設けられている。貫通孔３ｈａの形状は、光軸方向Ｙに対して斜めに切断した際の切り口に類似している。一方、第二の貫通孔３ｈｂは、外装部３の側部（外装部３を光軸方向Ｙが上下方向Ｘに対して垂直となる姿勢にした際に略上側となる側部）に設けられている。貫通孔３ｈｂの形状は、光軸方向Ｙに対して垂直となる方向を下弦とした略円弧状となっている。放熱フィン２２の一部は、それぞれの貫通孔３ｈａ・３ｈｂから視認できる（図１、図３参照）。なお、「略上側となる側部」とは、貫通孔３ｈａ又は貫通孔３ｈｂの開口面の少なくとも一部が鉛直方向に対して反対側を向く部分のことである。即ち、外装部３の内側に溜まった高温の空気が鉛直方向とは反対向きに上昇したときに、高温の空気が外装部３の外部（上方）へ抜けることができる状態のことである。

以下に、本実施形態に係る照明器具１００の主な特徴点とその効果について説明する。

照明器具１００の外装部３には、光を照らす方向Ｌを変更しても上下方向Ｘの略上側となる部分に貫通孔（本実施形態では貫通孔３ｈａ又は貫通孔３ｈｂ）が設けられている。つまり、照明器具１００は、光を照らす方向Ｌを変更した場合であっても、上下方向Ｘの略上側に常に貫通孔３ｈａ又は貫通孔３ｈｂがくるように設計されている。これにより、放熱部２によって熱せられて密度が低下した外装部３内部の空気が外装部３の内側にこもりにくいので、光源部１の熱を効率よく発散させることが可能となる。この点について詳細に説明する。

図４は、光源部１が発した熱の伝達方向を示す図である。図４では、照明器具１００の本体部分（光源部１、放熱部２及び外装部３から成るモジュール）を回動させ、光を照らす方向Ｌを上下方向Ｘに対して平行となる姿勢にした場合について示している。なお、実線で示す矢印は、放熱部２における熱の伝達方向を表している。また、破線で示す矢印は、放熱部２から空気中へ発散される熱の伝達方向を表している。

図４に示すように、光源部１が発した熱は、放熱部２を伝達する。具体的に説明すると、光源部１のＬＥＤ１１や基板１２が発した熱は、放熱部２のボス２１や支持壁２３を介して放熱フィン２２へ伝達する。そして、放熱フィン２２へ伝わった熱は、放熱フィン２２の温度よりも周囲空気の温度が低い場合に、空気中へ発散される。つまり、放熱フィン２２へ伝わった熱は、放熱フィン２２の温度よりも周囲空気の温度が低い場合に、該放熱フィン２２から周囲の空気へ伝達されるのである。

放熱部２によって熱せられた外装部３内部の空気は、重力が作用する方向（鉛直方向）に逆らって上方へ流れる。高温の空気は、膨張して単位体積当たりの質量が小さくなるため、常温の空気によって押し上げられるからである（自然対流という）。こうして、放熱部２によって熱せられた空気は、外装部３の上方に集まることとなる。従って、従来の照明器具では、熱せられた空気が外装部の内側にこもる場合があり、光源部の熱を効率よく発散できない原因となっていたのである。

この点、本照明器具１００は、放熱部２によって熱せられた空気が集まる上下方向Ｘの略上側となる部分に貫通孔３ｈａが設けられている。具体的に説明すると、照明器具１００は、放熱部２によって熱せられた空気が集まる上下方向Ｘの略上側となる部分、即ち、外装部３の端部（光源部１に対して反対側となる端部）に貫通孔３ｈａが設けられている。これにより、放熱部２によって熱せられた空気が外装部３の内側にこもりにくいので、光源部１の熱を効率よく発散させることが可能となる。

次に、光を照らす方向Ｌを変更した場合について説明する。

図５は、光源部１が発した熱の伝達方向を示す図である。図５では、照明器具１００の本体部分（光源部１、放熱部２及び外装部３から成るモジュール）を回動させ、光を照らす方向Ｌを上下方向Ｘに対して垂直となる姿勢にした場合について示している。なお、実線で示す矢印は、放熱部２における熱の伝達方向を表している。また、破線で示す矢印は、放熱部２から空気中へ発散される熱の伝達方向を表している。

上述したように、光源部１が発した熱は、放熱部２を伝達する。具体的に説明すると、光源部１のＬＥＤ１１や基板１２が発した熱は、放熱部２のボス２１や支持壁２３から放熱フィン２２へ伝達する。そして、放熱フィン２２へ伝わった熱は、放熱フィン２２の温度よりも周囲空気の温度が低い場合に、空気中へ発散される。つまり、放熱フィン２２へ伝わった熱は、放熱フィン２２の温度よりも周囲空気の温度が低い場合に、該放熱フィン２２から周囲の空気へ伝達されるのである。

放熱部２によって熱せられた外装部３内部の空気は、重力が作用する方向（鉛直方向）に逆らって上方へ流れる。高温の空気は、膨張して単位体積当たりの質量が小さくなるため、常温の空気によって押し上げられるからである（自然対流という）。こうして、放熱部２によって熱せられた空気は、外装部３の上方に集まることとなる。従って、従来の照明器具では、熱せられた空気が外装部の内側にこもる場合があり、光源部の熱を効率よく発散できない場合があったのである。

この点、本照明器具１００は、放熱部２によって熱せられた空気が集まる上下方向Ｘの略上側となる部分に貫通孔３ｈｂが設けられている。具体的に説明すると、照明器具１００は、放熱部２によって熱せられた空気が集まる上下方向Ｘの略上側となる部分、即ち、外装部３の側部（外装部３を光軸方向Ｙが上下方向Ｘに対して垂直となる姿勢にした際に略上側となる側部）に貫通孔３ｈｂが設けられている。これにより、放熱部２によって熱せられた空気が外装部３の内側にこもりにくいので、光源部１の熱を効率よく発散させることが可能となる。

なお、図６に示すように、照明器具１００の本体部分（光源部１、放熱部２及び外装部３から成るモジュール）を回動させ、光を照らす方向Ｌを上下方向Ｘに対して斜めとなる姿勢にした場合であっても、同様の効果を奏する。これは、光を照らす方向Ｌに関わらず、放熱部２によって熱せられた空気が外装部３の内側にこもりにくい形状としているからである。本照明器具１００では、光を照らす方向Ｌと上下方向Ｘのなす角αが所定の角度よりも小さい場合（図４に示す状態に近づけた場合）に、貫通孔３ｈａが上方を向くので主に貫通孔３ｈａから熱せられた空気を排出できる。また、光を照らす方向Ｌと上下方向Ｘのなす角αが所定の角度よりも大きい場合（図５に示す状態に近づけた場合）に、貫通孔３ｈｂが上方を向くので主に貫通孔３ｈｂから熱せられた空気を排出できる。これは、貫通孔３ｈｂを略円弧状とすることで実現されている。貫通孔３ｈｂの開口角度βは、照明器具１００の使用態様を考慮し、多用される光軸方向Ｙ（光を照らす方向Ｌ）に基づいて決定される。

更に、本照明器具１００の他の特徴点とその効果について説明する。

図１から図３に示すように、放熱部２は、光軸方向Ｙに対して平行に複数の放熱フィン２２が形成されている。そのうち、一部の放熱フィン２２は、貫通孔３ｈｂの近傍で支持壁２３からの高さが低くなっている（図４、図５、図６の領域Ｓ参照）。但し、貫通孔３ｈｂから視認できる放熱フィン２２は、そのような形状となっておらず、貫通孔３ｈｂから視認できない裏側の放熱フィン２２の高さが低くなっている。

上述したように、光源部１のＬＥＤ１１や基板１２が発した熱は、放熱部２のボス２１や支持壁２３から放熱フィン２２へ伝達する。そして、放熱フィン２２へ伝わった熱は、該放熱フィン２２を広がるように伝達していく。このとき、放熱フィン２２を伝達していく熱量は、高さが低くなっている部分（図４、図５、図６の領域Ｓ参照）で少なくなるため、局所的に熱量が蓄積されることとなる。つまり、放熱フィン２２の高さが低くなっている部分（図４、図５、図６の領域Ｓ参照）は、熱の通り道が小さくなっていることを意味し、この周辺部分のみが高温となるのである（ヒートスポットという）。

このような構造により、照明器具１００は、貫通孔３ｈｂの近傍で放熱フィン２２に局所的な高温部分を作りだすことができる。すると、貫通孔３ｈｂの近傍で放熱フィン２２の温度とその周囲の空気の温度との差異が大きくなるのである。従って、貫通孔３ｈｂの近傍で空気に伝達される熱量が増えるので、光源部１の熱を効率よく発散させることが可能となる。

更に、図４から図６に示すように、放熱フィン２２は、ＬＥＤ１１の周囲に該ＬＥＤ１１の前側（図中のｆ側）から後側（図中のｒ側）にかけて形成されている。例えば、光軸方向Ｙに対して垂直であってＬＥＤ１１と交わる仮想面Ｖを想定すると、放熱フィン２２は、仮想面Ｖに対して垂直に交わるように形成されている。

このような構造により、光源部１からドーム２４（内側形状がリフレクタとしての役割を有する部分を指す）へ伝達した熱をドーム２４から放熱フィン２２へ素早く伝達することができる。つまり、照明器具１００は、ＬＥＤ１１の周囲に設けられた放熱フィン２２へ熱を素早く伝達させることができるのである。従って、ＬＥＤ１１の近傍で空気に伝達される熱量が増えるので、光源部１の熱を効率よく発散させることが可能となる。

更に、本照明器具１００は、ブラケット４が放熱部２に取り付けられている。そして、ブラケット４は、アルミニウム合金などの熱伝導性が高い材料で形成されていることが望ましい。これは、強度や耐久性、コストなどを考慮して決定されたものである。但し、熱伝導性の高い他の材料を用いて形成するとしても良い。

このような構成により、光源部１から放熱部２へ伝達した熱を放熱部２からブラケット４へ素早く伝達することができる。つまり、照明器具１００は、熱伝導性の高いアルミニウム合金で形成されたブラケット４へ熱を素早く伝達させることができるのである。従って、ブラケット４を介して空気に伝達される熱量が増えるので、光源部１の熱を効率よく発散させることが可能となる。

１００ 照明器具
１ 光源部
１１ ＬＥＤ（発光素子）
１２ 基板
１３ レンズ
２ 放熱部
２１ ボス
２２ 放熱フィン
３ 外装部
３ｈａ 貫通孔
３ｈｂ 貫通孔
４ ブラケット
５ 電源部
Ｆ 被固定部
Ｌ 光を照らす方向
Ｘ 上下方向
Ｙ 光軸方向

Claims (5)

1. 発光素子を有する光源部と、
   前記光源部の熱を空気中へ発散させる放熱部と、
   前記放熱部の少なくとも一部を覆う外装部と、を備える照明器具であって、
   前記外装部には、光を照らす方向を変更しても上下方向の略上側となる部分に貫通孔が設けられている、ことを特徴とする照明器具。
2. 前記貫通孔は、第一の貫通孔を含み、
   前記第一の貫通孔は、光を照らす方向を上下方向に対して平行又は略平行となる姿勢にした場合、前記上下方向の略上側となる部分に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の照明器具。
3. 前記貫通孔は、第二の貫通孔を含み、
   前記第二の貫通孔は、光を照らす方向を上下方向に対して垂直又は略垂直となる姿勢にした場合、前記上下方向の略上側となる部分に設けられている、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明器具。
4. 前記放熱部は、光軸方向に対して平行かつ前記第二の貫通孔に対して近接する方向に形成された複数の放熱フィンを有しており、
   一部の前記放熱フィンは、前記第二の貫通孔の近傍で高さが低くなっている、ことを特徴とする請求項３に記載の照明器具。
5. 前記放熱部は、光軸方向に対して平行かつ前記第二の貫通孔に対して近接する方向に形成された複数の放熱フィンを有しており、
   前記放熱フィンは、前記発光素子の周囲に該発光素子の前側から後側にかけて形成されている、ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の照明器具。

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