JP2015072826A - 照明装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、照明装置900では、図12に示すように、基台部911の主面と直交する方向について、発光部922と回路収容部912とが基台部911を介して隣接している。この場合、それぞれにおいて発生した熱が互いに伝わりやすいため、発光部922又は電源回路ユニット960が過度に温度上昇する恐れがある。このような温度上昇は、発光部922及び電源回路ユニット960にとって、動作の安定性を損なうという問題がある。
また、本発明の別態様に係る照明装置は、さらに、回路収容部の内部側において電源回路ユニットを囲む側面部と、電源回路ユニットから見て基台部と反対側に位置する底面部とを有する有底筒状の回路カバーを備える。そして、電源回路ユニットと、回路カバーの底面部及び側面部とが熱的に結合されており、電源回路ユニットから回路カバーの底面部までの熱抵抗が、電源回路ユニットから回路カバーの側面部までの熱抵抗よりも小さい。
また、本発明の別態様に係る照明装置は、回路収容部が、基台部から離れるにつれて先細りとなる。
なお、「垂直投影」とは、平行投影のうち投影面と投影線とがなす角度が垂直であるものをいう。また、「平行投影」とは、無限遠点を視点とした投影である。したがって、平行投影では、投影線が互いに平行となる。
以下では、本発明の一態様に係る照明装置1について、図面を参照しながら説明する。なお、各図面における部材の縮尺は実際のものとは異なる場合がある。
1.照明装置1の構成
照明装置1の構成について、図1から図4を用いて説明する。図1は、照明装置1を示す斜視図であって、カバー50を取り外した状態を示す。図2は、照明装置1の天井への取り付け状態を示す断面図である。図3は照明装置1を正面側から見た分解斜視図である。図4は、照明装置1を背面側から見た分解斜視図である。
(1)各部材の構成
以下、各部材の構成について説明する。
筐体10は、例えば、アルミダイキャストなどの金属材料からなり、上側主面11aと下側主面11bとを有する円形平板状の基台部11と、上側主面11a上から円筒状に立ち上がる回路収容部12とを有する。
基台部11は、その中央に形成された円形の開口部13と、間隔をあけて開口部13を挟む位置に形成された小ねじ孔14と、開口部13を中心とする正三角形の頂点に相当する位置に形成された貫通孔15とを有する。また、基台部11の上側主面11a上には、開口部13を中心に各貫通孔15から30度回転した位置にボス16が形成されている。小ねじ孔14、貫通孔15及びボス16はすべて回路収容部12の内部側に配置されており、照明装置1の組立後の状態では、これらが露出しないようになっている。
発光ユニット20は、基板21と、複数の発光部22と、電源端子23とを有する。
基板21は、基台部11より小さく、回路収容部12の外径より大きい直径を有する円形平板状であって、例えば、セラミックや熱伝導性樹脂などからなる電気絶縁層に、アルミや銅などからなる金属層をパターニングしたものである。金属層は、各発光部22と電源端子23を電気的に接続する配線、各発光部22が発する光を効率良く照明装置1の正面側へ導くための光反射部、各発光部22が発する熱を効率良く発散させるための放熱部などの役割を持ち、その役割に適した材料がそれぞれ必要な箇所にパターニングされている。また、基板21は、基台部11に対応して、その中央に形成された円形の開口部24と、小ねじ孔14に対応する位置に形成された小貫通孔25と、貫通孔15に対応する位置に形成された貫通孔26とを有する。
電源端子23は、各発光部22に供給する電力の入力部であり、例えばソケットのように電源線を着脱可能とするものであってもよいし、例えば金属ランドのように電源線をはんだ付けするものであってもよい。電源端子23は、基板21の下側主面上の開口部24付近に配置されている。
反射板30は、基台部11より小さく、基板21より大きい直径を有する円形平板状であって、例えば、高反射ポリカーボネート樹脂、高反射ナイロン樹脂、高反射ポリブチレンテレフタレート樹脂、高反射発泡樹脂などの光反射率の高い材料からなる。反射板30は、その中央に形成された小孔31と、各発光部22に対応する位置に形成された窓孔32と、窓孔32を含んで円環状に上側へ凹む窪み部33と、周縁部において小孔31を中心とする正六角形の頂点に相当する位置に形成された貫通孔34とを有する。
なお、反射板30は、少なくとも窓孔32の側面及び窪み部33を含む下側主面が光反射率の高い材料で構成されていればよく、突起部35、ボス36、隆起部37及び上側主面は、光反射率の低い樹脂などの材料で構成されていてもよい。
導光板40は、上側主面40aと下側主面40bとを有し、反射板30と同等の大きさを持つ円形平板状であって、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ガラスなどの透光性材料からなる。導光板40は、発光部22がなす円環に対応する位置において上側へ凹む窪み部41と、貫通孔34に対応する位置に形成された貫通孔42とを有する。また、上側主面40aの中央には、突起部43が形成されている。
カバー50は、下側に凹んだドーム状であって、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなどの透光性材料からなる。カバー50の上面側には、貫通孔34に対応する位置に突起部51が形成されている。カバー50の外径は、基台部11の直径とほぼ同一である。
電源回路ユニット60は、回路基板61と、回路部品62と、リード線63と、コネクタ64とを有する。
回路基板61は、その直径が回路収容部12の内径よりも小さい略円形平板状であって、例えば、紙フェノールやガラスエポキシなどの電気絶縁性材料からなる。回路基板61の中央には、略半円形の開口部61aが形成されている。また、回路基板61には、金属などの導電性材料でパターニングされた配線が形成されており、この配線は、回路部品62、リード線63及びコネクタ64を電気的に接続している。
リード線63は、発光ユニット20の電源端子23に接続されて発光ユニット20と電源回路ユニット60とを電気的に接続するものであり、その先端は、電源端子23の種類に応じて、例えばプラグや被覆からむき出した導線などになっている。コネクタ64は、電源回路ユニット60に供給する電力の入力部であり、例えば一対の金属製の平板である。
端子台70は、円形平板状の底面部70aと、底面部70aの下側主面上から円筒状に立ち上がる側面部70bとを有する有底円筒状であって、例えば、セラミックや熱伝導性樹脂などの電気絶縁性材料からなる。また、底面部70aには、その中心部分を貫通する円筒状の端子部71と、ボス16に対応する位置にある貫通孔72とが形成されている。さらに、側面部70bには、端子台70の内部側に突出する爪部73が形成されている。
ここで、側面部70bの内径は、回路基板61の直径よりも大きく、側面部70bの外径は、回路収容部12の内径よりも小さい。
取付部材80は、上側に円形平板状の底部を有し、側部が円筒状である有底円筒状であって、例えば、アルミニウムや鉄のような金属材料、セラミック又は熱伝導性を有する樹脂材料からなる。取付部材80は、その底部中央に形成された円形の開口部81と、底部において間隔をあけて開口部81を挟む位置に形成された貫通孔82と、側部の内周面の上下方向中央付近において内方へ突出して円環状をなす内鍔部83とを有する。また、取付部材80の内径は、回路収容部12の外径より大きい。
(2)照明装置1の組立及び設置方法
以下、照明装置1の組立及び設置方法について説明する。ただし、以下は一例であって、照明装置1の組立及び設置方法はこれに限定されない。
2.照明装置1の動作
照明装置1では、外部電源線3から、端子部71及びコネクタ64を通じて電源回路ユニット60に交流電力が供給される。電源回路ユニット60には、回路部品62によって、整流平滑回路、昇圧回路、降圧回路、点灯制御回路などが構成されている。外部電源から供給された交流電力は、これらの回路によって所定の電圧を有する直流電力に変換される。電源回路ユニット60は、リード線63及び電源端子23を通じて各発光部22にこの直流電力を供給し、各発光部22を点灯制御する。
したがって、照明装置1は、導光板40を備えることで、その正面側の全面から光を均一的に出射することができ、照度むらの低減、照明装置1を直視した際の違和感及び刺激の低減などを図ることができる。また、導光板40の構造によって、導光板40内部に導入した光を照明装置1の外部側へ反射・屈折させることで、照明装置1の配光角を広げることも可能である。
導光板40の下側主面から出射した光は、カバー50を透過して照明装置1の正面側から出射される。なお、この際、カバー50に光散乱処理を施すことにより、導光板40から出射した光の輝度むらをより一層低減することも可能である。
3.得られる効果
(1)照明装置1が有する構成
照明装置1が有する構成について、図5を用いて説明する。図5は照明装置1を示す正面図である。なお、ここでいう正面図とは、各発光部22が配置された基台部11の下側主面11bと平行な平面に、照明装置1を垂直投影した図のことである。また、図5では、照明装置1の内部構造として、回路収容部12及び各発光部22を点線にて示している。なお、図5において、回路収容部12の外周面12bを示す点線は、上側主面11aと外周面12bとの境界線12cに相当し、また同時に境界線12cを下側主面11bに垂直投影したものに相当する。
1.及び2.で説明した内容と上記の内容とをまとめると、照明装置1では、各々が半導体発光素子を光源とする複数の発光部22と、各発光部22に電力を供給する電源回路ユニット60と、が筐体10に配置されている。また、筐体10が、環状に各発光部22が配置された第1主面(下側主面)11bと、第1主面11bとは反対側に位置する第2主面(上側主面)11aとを有する基台部11と、第2主面11a上から立ち上がる筒状であって、内部に電源回路ユニット60を収容する回路収容部12と、を有する。さらに、第2主面と回路収容部12の外周面12bとの境界線12cを第1主面11bに垂直投影したとき、第1主面11bにおいて各発光部22が垂直投影された境界線12cよりも外方に配置されている。
以下、(1)に記載した構成によって得られる効果を図6、図7を用いて説明する。図6は、図2のAで示す部分の拡大断面図であり、図7は、照明装置1における熱の伝わり方を説明する模式断面図である。
図6に示すように、照明装置1は、複数の平板状及び筒状の部材が重なりあって構成されているが、照明装置1において、主に熱を発するのは各発光部22と電源回路ユニット60である。そこで、ここでは各発光部22と電源回路ユニット60とが発する熱の伝わり方に注目し、図7に示すように図6における主要な部分のみを考慮する。なお、説明のため、各発光部22が存在する基台部11より下側の領域を発光空間LSとし、電源回路ユニット60が存在する回路収容部12の内部を内部空間IS1とする。また、基台部11より上側にあって回路収容部12の外周面12bを囲繞する領域を外部空間OSとする(図7参照)。
また、照明装置1では、境界線12cを第1主面11bに垂直投影したとき、第1主面11bにおいて各発光部22が垂直投影された境界線12cよりも外方に配置されている。
ここで、境界線12cは、第2主面11a直上における回路収容部12と外部空間OSとの境界線でもある。したがって、基台部11を介した各発光部22の真裏(真上)は、外部空間OSとなる。すなわち、照明装置1では、照明装置900とは異なり、基台部11と直交する方向について、各発光部22と内部空間IS1とは、基台部11を介して隣接しない。
さらに、照明装置1では、上記のように、基台部11と直交する方向について、各発光部22が、基台部11を介して外部空間OSと隣接する。また、内部空間IS1は、回路収容部12を介して外部空間OSと隣接する。ここで、一般的に熱は高温側から低温側へ移動するが、熱源が存在する発光空間LS及び内部空間IS1に比べ、熱源が存在しない外部空間OSは温度が低い。したがって、照明装置1において、熱は発光空間LS側から外部空間OS側へ、また内部空間IS1側から外部空間OS側へ移動しやすく、その逆方向には移動しにくい。これは、各発光部22と電源回路ユニット60との間で、間接的にも熱が伝わりにくいことを意味する。
なお、照明装置1では、各発光部22が、電源回路ユニット60とだけでなく、電源回路ユニット60が存在する内部空間IS1と基台部11を介して隣接していない。すなわち、各発光部22と内部空間IS1とが熱的に分離している。この構成により、照明装置1は、熱設計及び品質保証が行いやすく、その信頼性が向上する。以下、この効果を具体的に説明する。
a.断熱板18(断熱部材)による効果
照明装置1は、電源回路ユニット60と、基台部11の上側主面11aとの間に配置された断熱板18を備えている。この構成による効果について、図8を用いて説明する。図8は、断熱板18を備えた照明装置1における熱の伝わり方を説明する模式断面図である。
照明装置1は、回路収容部12の内部側において電源回路ユニット60を囲む側面部70bと、電源回路ユニット60から見て基台部11と反対側に位置する底面部70aとを有する有底筒上の端子台70を備える。さらに、電源回路ユニット60と端子台70の底面部70a及び側面部70bとが熱的に結合されている。そして、電源回路ユニット60から底面部70aまでの熱抵抗が、電源回路ユニット60から側面部70bまでの熱抵抗よりも小さい。この構成による効果について、図9を用いて説明する。図9は、端子台70を備えた照明装置1における熱の伝わり方を説明する模式断面図である。なお、図9においては、図8と同様、断熱板18を考慮する。
内部空間IS11において電源回路ユニット60が発する熱は、断熱板18の効果により端子台70の底面部70a及び側面部70bに放熱される。このとき、熱抵抗の違いにより、底面部方向T41への放熱量の方が、側面部方向T42への放熱量よりも大きい。
まとめると、電源回路ユニット60が発する熱について、方向T41〜T44への放熱量の大小は、T41>T42>T43>T44となる。すなわち、電源回路ユニット60が発する熱の大部分は照明装置1の背面側(T41、T43)へ放出される。一方、各発光部22が発する熱はその大部分が照明装置1の正面側及び側面側へ放出される。したがって、各発光部22の放熱経路と電源回路ユニット60の放熱経路が分離される。
<変形例>
以上、本発明の一態様である実施の形態を説明したが、本発明はこれに限られない。以下に、本発明の一態様に係る照明装置の変形例について図面を参照しながら説明する。なお、既に説明した部材と同じ部材が使用されている場合は、その部材と同じ符号を付して説明を簡略又は省略している。また、各図面における部材の縮尺は実際のものとは異なる場合がある。
上記実施の形態に係る筐体10では、回路収容部12が、基台部11の上側主面11aから垂直に立ち上がる形状であったが、本発明はこれに限られない。
図10は、変形例1に係る照明装置が備える筐体210を示す模式断面図である。筐体210は、基台部11と、基台部11の上側主面11a上から筒状に立ち上がる回路収容部212とを有する。なお、変形例1に係る照明装置では、回路収容部212の形状を除いては、上記実施の形態に係る照明装置1と同じ構成である。
2.変形例2
上記実施の形態及び変形例1に係る回路収容部では、その肉厚が一定であったが、本発明はこれに限られない。
変形例2に係る照明装置では、回路収容部312の外形は、変形例1と同じく、基台部11を底部とする円錐台状である。一方、回路収容部312の内周面312aは、基台部11の上側主面11aと直交している。この構成により、変形例2に係る筐体310は、変形例1に係る筐体210よりも成形が容易となる。具体的には、変形例1では、回路収容部212の内径が、基台部11からに離れるにつれて小さくなるため、例えば金型によって筐体210を成形する場合、回路収容部212の内周面212a側の金型を抜くことが難しい。一方、変形例2では、回路収容部312の内周面312aが、基台部11の上側主面11aと直交するため、成形時に回路収容部312の内周面312a側の金型を簡単に抜くことができ、成形が容易である。
また、変形例2に係る照明装置においては、回路収容部312が、基台部11から離れるにつれて先細りとなっており、各発光部22及び電源回路ユニット60の放熱性が向上している。
上記実施の形態及び変形例に係る照明装置では、基台部が円形平板状であったが、円形に限られず、例えば多角形や楕円形などであってもよい。また、基台部は主面が完全に平坦な平板状に限られず、主面に開口や多少の凹凸が存在してもよい。
また、上記実施の形態及び変形例に係る照明装置では、回路収容部が円筒状又は円錐台状であったが、これに限られず、基台部の主面から立ち上がる筒状であればよく、例えば内部に空間を有する多角柱状や楕円柱状などであってもよい。
また、上記実施の形態及び変形例に係る照明装置では、発光部として、白色光を発するLEDを例示したが、これに限られず、例えば、白色光以外の光を発するLEDであってもよいし、複数の発光部が異なる色を発してもよい。さらに、調光回路を追加して、外部からの信号によって、例えば昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色など、発光色を変化することができる構成としてもよい。
また、上記実施の形態及び変形例に係る照明装置では、電源回路ユニットが外部電源から供給された交流電力を利用するものであったが、これに限られず、例えば電池などの直流電力を利用するものであってもよい。さらに、このような電源を電源回路ユニットに内蔵してもよい。
10、210、310、910 筐体
11、911 基台部
11a 上側主面(第2主面)
11b 下側主面(第1主面)
12、212、312、912 回路収容部
12a、212a、312a 内周面
12b、212b、312b 外周面
12c、212c、312c 境界線
18 断熱板(断熱部材)
20 発光ユニット
22、922 発光部
30 反射板
40 導光板
40a 上側主面(第3主面)
40b 下側主面(第4主面)
50 カバー
60、960 電源回路ユニット
70 端子台(回路カバー)
70a 底面部
70b 側面部
80 取付部材
Claims (6)
- 各々が半導体発光素子を光源とする複数の発光部と、前記複数の発光部に電力を供給する電源回路ユニットと、が筐体に配置された照明装置であって、
前記筐体が、
環状に前記複数の発光部が配置された第1主面と、前記第1主面とは反対側に位置する第2主面とを有する基台部と、
前記第2主面上から立ち上がる筒状であって、内部に前記電源回路ユニットを収容する回路収容部と、
を有し、
前記第2主面と前記回路収容部の外周面との境界線を前記第1主面に垂直投影したとき、前記第1主面において前記複数の発光部が前記垂直投影された境界線よりも外方に配置されている、
照明装置。 - さらに、前記電源回路ユニットと、前記第2主面との間に配置された断熱部材を備える、
請求項1に記載の照明装置。 - さらに、前記回路収容部の内部側において前記電源回路ユニットを囲む側面部と、前記電源回路ユニットから見て前記基台部と反対側に位置する底面部とを有する有底筒状の回路カバーを備え、
前記電源回路ユニットと、前記回路カバーの底面部及び側面部とが熱的に結合されており、
前記電源回路ユニットから前記回路カバーの底面部までの熱抵抗が、前記電源回路ユニットから前記回路カバーの側面部までの熱抵抗よりも小さい、
請求項1又は請求項2のいずれかに記載の照明装置。 - さらに、前記第1主面を覆う第3主面と、前記第3主面とは反対側に位置する第4主面とを有する導光板を備え、
前記導光板が、前記複数の発光部が発する光を、前記第3主面側から前記導光板内部に導入し、前記第4主面側から面状に出射する、
請求項1から請求項3のいずれかに記載の照明装置。 - 前記回路収容部が、前記基台部から離れるにつれて先細りとなる、
請求項1から請求項4のいずれかに記載の照明装置。 - 前記回路収容部の内周面が、前記第2主面と直交する、
請求項5に記載の照明装置。
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