JP2014170676A - 照明装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光モジュールと、一方の面に発光モジュールが熱結合するように配されたモジュールプレート10と、ケース60内と対向するモジュールプレート10の他方の面に、モジュールプレート10を介して発光モジュールと熱結合するように配された内ヒートシンク40、外ヒートシンク50と、モジュールプレート10の周囲に連結され且つヒートシンクを囲むケース60とを備える照明装置1とする。ケース60とモジュールプレート10には、ケース60の内外と連通する通気孔64、13を設ける。外ヒートシンク50とケース60との接触を回避した構成とする。
【選択図】図4
Description
図8は特許文献1に記載された、従来の吊下型(ペンダント型)の照明装置1xの構成例を示す、外観構成図である。照明装置1xは、ケーブル2xと、ケーブル2xの先端に取り付けられたLED3xと、LED3xの出射方向前方に配された反射部4xと、LED3x及び反射部4xを覆うように配されたケース(シェード)5xとを有する。ケース5xの内面には蛍光体層6xが塗布される。照明装置1xの駆動時には、LED3xからの出射光が直接、または反射部4xで反射された後に蛍光体層6xに照射される(図中の矢印)。その後、LED3xからの光は蛍光体層6xで波長変換され、外部に照明光として出射される。
一方、ヒートシンクとケースとを有する照明装置では、駆動中または駆動直後の高温状態の照明装置のケースにユーザやメンテナンス者が触れる可能性があることを考慮して、発熱時の安全対策を予め図っておく必要がある。このように照明装置では、良好な放熱特性を得るとともに、発熱時に対する安全性をも得ることが要求される。
本発明の別の態様では、前記ヒートシンクは、前記基台の前記他方の面に立設された複数のフィンを有し、前記ケースの通気孔は、前記基台のいずれかの面を平面視する際、少なくともいずれかの前記フィンと重なる位置に存在する構成とすることもできる。
本発明の別の態様では、前記基台は円盤状であり、前記ケースは円錐台状であって、前記半導体発光素子は前記基台の一方の面の中央領域に配され、前記基台の通気孔は、前記中央領域を取り囲む周辺領域において複数存在する構成とすることもできる。
本発明の別の態様では、複数の前記LEDモジュールが、前記基準位置を中心とする円周上に沿って配列されている構成とすることもできる。
[実施の形態]
以下、実施の形態にかかる照明装置について、図面を参照しながら説明する。
(照明装置1の全体構成)
図1〜4、図6、図7において、矢印Yで示す方向が後方、その反対方向が前方である。照明装置1において光は主に前方に出射される。
また照明装置1においては、モジュールプレート10の後面に、内ヒートシンク40、及び外ヒートシンク50が取り付けられている。
さらに照明装置1において、モジュールプレート10の外縁から後方に伸長し、内ヒートシンク40、外ヒートシンク50を取り囲むケース60が装着されている。
モジュールプレート10の前面には、複数の発光モジュール20を覆うカバー80が装着されている。
支持パイプ30の内部には、外部に設置された電源装置から複数の発光モジュール20に電力を供給するための配線90a、90b(図5(a)参照)が挿通されている。
照明装置1の各構成要素について以下に説明する。
(モジュールプレート10)
モジュールプレート10は円盤状の部材(基台)である。モジュールプレート10の材料としては、高い熱伝導性材料、例えばアルミニウムやマグネシウムなどの金属材料が挙げられる。モジュールプレート10の中央部には支持パイプ30の前端部31を填め込むための嵌合孔11が開設されている。
各通気孔13は、モジュールプレート10の板材を打ち抜き加工して形成される。各通気孔13を一定間隔毎に形成することで、隣接する通気孔13の間にブリッジ14が形成されている。
(発光モジュール20)
モジュール取付領域12には複数(6個)の発光モジュール20が環状に配置されている。各発光モジュール20は図5(a)に示すように、嵌合孔11の周囲に60°ずつ角度を置いて配されている。
基板21は、例えばアルミナあるいはアルミ材料で形成され、その表面には発光部22に電力供給するための配線パターン(不図示)が形成されている。
発光部22は、基板21の表面に実装された複数個(一例として132個)のCOB(Chip on Board)タイプのLED23と、そのLED23を覆うように配された蛍光体を含む封止層によって構成されている。LED23は半導体発光素子の一例である。発光部22は、LED23から放射される青色光の一部を蛍光体で相対的に長い波長の光に変換し、且つ青色光と混色することで白色光を放射する。
具体的には図5(a)に示すように、各発光モジュール20は速結端子24a、24bを有するソケット24で覆われている。ソケット24がモジュールプレート10にねじ止めされることで、発光モジュール20はモジュールプレート10の前面に押し付けられた状態で固定されている。これにより発光モジュール20から発生する熱は、モジュールプレート10に効率よく伝熱される。ソケット24の速結端子24a、24bは、発光モジュール20のアノード端子25a及びカソード端子25bに接続される。
支持パイプ30は、伝熱性の良好な材料で形成された直管である。支持パイプ30の材料としては、例えば、ステンレスなどの金属、もしくは伝熱性の良好な樹脂(樹脂にカーボンなどを混合してなる熱伝導性樹脂)が挙げられる。
支持パイプ30の前端部31は、嵌合孔11に填め込まれてモジュールプレート10に接合される。具体的には、支持パイプ30の前端部31を、モジュールプレート10の嵌合孔11に差し込んで、前端部31を嵌合孔11の縁にかしめ加工することによって接合されている。
このように支持パイプ30は、モジュールプレート10を支持する機能を有し、またモジュールプレート10から取付部70に熱を良好に伝導させる通路となっている。さらに、支持パイプ30の内部の中空部分は、配線90a、90bが挿通する通路となっている。
支持パイプ30の外径及び肉厚は大きいほど強度が高まる。またこの外径及び肉厚が大きいほど、断面積が大きくなるので、伝熱効率も高まり、モジュールプレート10の温度を低減できる点で好ましいが、重量が大きくなるので、これらの点を考慮して適当な範囲に定めればよい。
(内ヒートシンク40、外ヒートシンク50)
内ヒートシンク40は、モジュールプレート10の他方の面(背面)に立設された複数のフィン42を有する。同様に外ヒートシンク50も、モジュールプレート10の他方の面(背面)に立設された複数のフィン52を有する。内ヒートシンク40、外ヒートシンク50は、その少なくとも一方がモジュールプレート10を介してLED23と対向する状態で配される。
各放熱フィン42、52は、Y方向から平面視するとき、支持パイプ30の中心軸からの径方向に対して一定の角度(例えば45°)で傾斜している。
放熱フィン42、52の高さは適切な放熱特性を得るために十分な高さとする。ケース60の形状に合わせ、基準位置に近い円周上にある放熱フィン42の高さが、基準位置より遠い円周上にある放熱フィン52の高さよりも高くなるように調整される。ここで照明装置1の特徴として、図6の部分断面図に示すように、放熱フィン52とケース60との間にはある程度の最短距離Dが設けられる。これにより外ヒートシンク50とケース60とは互いに接触が回避されている。
図1〜4に示すように、ケース60は内ヒートシンク40及び外ヒートシンク50を囲む状態で、モジュールプレート10の外縁部と連結される。具体的にケース60は、円錐台状の外観を有し、モジュールプレート10の外縁から後方に伸長する円筒形状の筒状部61と、この筒状部61の後部を塞ぐ天板部62とを有し、筒状部61は放熱フィン52の外側を取り囲んでいる。筒状部61の前端部61aは開口し、そこにモジュールプレート10が装着される。
天板部62の中央には、支持パイプ30が貫通する貫通孔63が開設されている。そして、天板部62における貫通孔63の縁が支持パイプ30に接合されている。
この接合方法としては、例えば天板部62における貫通孔63の縁にパイプクランプを設置し、パイプクランプで支持パイプ30に締結してもよいし、接着材で貫通孔63の縁と支持パイプ30を接合してもよい。
ケース60における筒状部61の後端側から天板部62にかけて、通気孔64が複数形成されている。各通気孔64の形成は、ケース60の板材料に切り込みを形成して内方に曲げることによってなされている。ケース60の通気孔64は、モジュールプレート10のいずれかの面を平面視する際、少なくともいずれかの放熱フィン42、52と重なる位置に存在する。
ケース60の前端部61aの直径はモジュールプレート10の直径と同等である。ケース60のY方向の高さは例えば270mm、板厚は例えば1mmである。
(取付部70)
取付部70は、支持パイプ30の後端部32を天井等の造営材に固定する機能を持つ。
そして差込口72に支持パイプ30の後端部32が差し込まれて固定される。この固定は、例えば差込口72及び支持パイプ30を貫通するねじで締結する方法、あるいは接着材で接着する方法でなされる。
ここで差込口72の内部空間は、台座部71の内部空間と連通しているので、差込口72に差し込まれた支持パイプ30の内部空間と台座部71の内部空間も連通する。
フランジ部73には複数の挿通孔74が開設されている。取付部70を造営材にねじ止めで固定する際には、この挿通孔74にねじを挿通して造営材にねじ込むことによって、フランジ部73を造営材に固定する。
カバー80は、モジュールプレート10の前面に配置された複数の発光モジュール20を、全体的に覆うように装着されている。
このカバー80は、フレネルレンズ構造を有しており、複数の発光モジュール20から出射される光を集光して前方に出射する。
このカバー80はモジュールプレート10の前面に、接着あるいはねじ止めなどによって固定されている。
(配線90a、90b)
図5(a)に示す配線90a、90bは電力供給用の配線であって、電源装置(不図示)から取付部70の内部空間及び支持パイプ30の内部空間を通って、モジュールプレート10の嵌合孔11まで伸長している。
配線90a、90b及びリード線91a、91bは、耐熱性の電線であって、例え、ば架橋ポリエチレン絶縁電線、シリコーンゴム絶縁電線、フッ素樹脂絶縁電線、シリコーンガラス耐熱電線などが用いられる。
[照明装置1の駆動について]
照明装置1を使用する際、ユーザは電源装置を操作して照明装置1に電力を投入する。これにより各発光モジュール20の発光部22が発光する。発光はカバー80のフレネルレンズ構造を透過する際に集光され、照明光となって外部に出射される。各発光モジュール20の駆動により生じた熱は、モジュールプレート10を介してケース60内部の内ヒートシンク40と外ヒートシンク50とに伝熱される。
結果として、良好な放熱特性とともに、発熱時でも高い安全性を発揮することが可能な照明装置1を提供することができる。
照明装置1は、取付部7を天井等の造営材に直接取り付けて設置され、外部の電源装置より直流電力を供給されて発光する。このため、既存の口金ソケットに対して照明装置1を設置する必要がないので、誤って口金ソケットを介して交流電力を供給するように照明装置1を誤接続するおそれがない。
上記実施の形態では、吊下型の照明装置を示した。しかしながら本発明の照明装置はこの形式に限定されない。例えばデスクスタンド型、シーリング型、ダウンライト型等のいずれかの照明装置とすることもできる。
モジュールプレート10は円盤状としたが、本発明はこれに限定されない。例えば矩形状、多角形状、楕円状のいずれかとすることもできる。また、複数のモジュールプレート10を用いることもできる。
内ヒートシンク40、外ヒートシンク50は放熱フィン42、52を有する構成としたが、本発明におけるヒートシンクは放熱フィンを備える構成に限定されない。例えばヒートシンクは放熱フィンの代わりに放熱ピンやヒートパイプを備える構成であってもよい。
発光モジュール20は、モジュールプレート20に対し、熱伝導性シートや熱伝導性グリース等の熱伝導性部材を介して固定してもよい。
10 モジュールプレート
13 通気孔
20 発光モジュール
21 基板
22 発光部
23 LED
30 支持パイプ
31 前端部
32 後端部
40 内ヒートシンク
42 放熱フィン
50 外ヒートシンク
52 放熱フィン
60 ケース
61 筒状部
62 天板部
63 貫通孔
64 通気孔
70 取付部
80 カバー
Claims (8)
- 半導体発光素子と、
一方の面上に前記半導体発光素子が配された板状の基台と、
前記基台の他方の面上に、前記基台を介して前記半導体発光素子と対向する状態で配されたヒートシンクと、
前記ヒートシンクを囲む状態で、前記基台の外縁部と連結されたケースとを備え、
前記ケースと前記基台とには前記ケースの内外を連通する通気孔がそれぞれ存在し、
前記ヒートシンクと前記ケースとが離間している
照明装置。 - 前記ヒートシンクは、少なくとも前記基台の厚み方向に沿って前記半導体発光素子と重なる位置に配されている
請求項1に記載の照明装置。 - 前記ヒートシンクは、前記基台の前記他方の面に立設された複数のフィンを有し、
前記ケースの通気孔は、前記基台のいずれかの面を平面視する際、少なくともいずれかの前記フィンと重なる位置に存在する
請求項1または2に記載の照明装置。 - 前記複数のフィンは、前記基台の前記他方の面上に存在する基準位置を中心とする複数の円周上に沿って配列されており、
前記ケースは錐台状であって、
前記基準位置に近い円周上のフィンの高さが、前記基準位置より遠い円周上のフィンの高さよりも高い
請求項3に記載の照明装置。 - 前記基台は円盤状であり、
前記ケースは円錐台状であって、
前記半導体発光素子は前記基台の一方の面の中央領域に配され、前記基台の通気孔は、前記中央領域を取り囲む周辺領域において複数存在する
請求項1〜4のいずれかに記載の照明装置。 - 前記半導体発光素子はLEDであり、
基板の表面に前記半導体発光素子を複数実装してなるLEDモジュールをさらに備え、
前記各半導体発光素子が前記基板を介して前記基台と熱結合されている
請求項1〜5のいずれかに記載の照明装置。 - 複数の前記LEDモジュールが、前記基準位置を中心とする円周上に沿って配列されている
請求項6に記載の照明装置。 - 一端が前記基台と連結され且つ前記ケースを貫通するように配されたパイプと、
前記パイプの他端に連結され且つ造営材に対して取り付けられる取付部とを有する
請求項1〜7のいずれかに記載の照明装置。
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