JP2015212997A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源ユニットの放熱効果を向上させ、電源ユニットの温度上昇を抑制できる照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置10は、発光素子を有する灯体16、灯体16を取り付ける取付部材14、および電源ユニット15を備える。電源ユニット15は、発光素子に電力を供給する電源回路60、およびこの電源回路60を収納するケース61を有する。ケース61は、ケース61の上面61aおよび下面61bが水平方向に対して傾斜するように取付部材14に取り付ける。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、発光素子を光源とする照明装置に関する。

従来、例えば競技場や建造物等を照明するための投光器として用いられる照明装置がある。このような照明装置では、発光素子としてのＬＥＤの性能の向上により、今までのＨＩＤランプに代えてＬＥＤを光源に用いたものがある。

ＬＥＤを光源とする照明装置では、ＬＥＤを点灯させるための電源ユニットを備えている。この電源ユニットを照明装置の灯体に配置したものがあるが、この場合にはＬＥＤと電源ユニットとの熱的な干渉が生じやすくなる。このようなＬＥＤと電源ユニットとの熱的な干渉を防ぐには、電源ユニットを灯体から分離して別の場所に配置することになる。

特開２０１３−１１４９１６号公報

電線ユニットを灯体から分離して別の場所に配置した場合でも、電源ユニットからの放熱効果が十分に得られないと、電源ユニットの温度が過度に上昇する虞がある。

本発明が解決しようとする課題は、電源ユニットの放熱効果を向上させ、電源ユニットの温度上昇を抑制できる照明装置を提供することである。

実施形態の照明装置は、発光素子を有する灯体、灯体を取り付ける取付部材、および電源ユニットを備える。電源ユニットは、発光素子に電力を供給する電源回路、およびこの電源回路を収納するケースを有する。ケースは、ケースの上面および下面が水平方向に対して傾斜するように取付部材に取り付ける。

本発明によれば、電源ユニットからの放熱効果を向上させ、電源ユニットの温度上昇を抑制することが期待できる。

一実施形態を示す照明装置の背面側の斜視図である。 同上照明装置の前面側の斜視図である。 同上照明装置の電源ユニットの断面図である。 同上電源ユニットの断面図である。 同上照明装置の電源ユニットが傾斜状の場合の対流による空気の流れを示す側面図である。 同上照明装置の電源ユニットが水平状の場合の対流による空気の流れを示す側面図である。

以下、一実施形態を、図１ないし図６を参照して説明する。

図１および図２は、照明装置10として投光器を示す。この照明装置10は、本体11、本体11の後部側に配置される光源ユニット12、本体11の前部側に配置される光制御ユニット13、本体11を支持する取付部材14、および取付部材14に配置される電源ユニット15を備えている。そして、本体11、光源ユニット12および光制御ユニット13によって、投光器本体である灯体16が構成されている。

そして、本体11は、例えばアルミダイカストによって、前後に開口する円筒状に形成されている。

また、光源ユニット12は、複数の光源部20、およびこれら光源部20が取り付けられた放熱体21を備えている。

光源部20は、基板22、および基板22の前面に複数の発光素子としてのＬＥＤ23を実装した発光部24を備えている。光源部20は、ＣＯＢ（Chip On Board）モジュールによって構成されている。基板22は、ねじで放熱体21の前面に固定されて熱的に接続されている。そして、本実施形態では、放熱体21の前面中央部に１つの光源部20が配置され、中央の光源部20を囲むように放熱体21の前面周辺部に６つの光源部20が配置されているが、このような配置形態に限られるものではない。

放熱体21は、５０〜２５０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する例えばアルミニウムやマグネシウム等の金属材料で形成されている。放熱体21は、ベース25、およびベース25の後面から突出する複数の放熱フィン26を備えている。ベース25は、平板状に形成され、厚さが８〜１５ｍｍ、好ましくは９〜１１ｍｍとしている。ベース25の前面に複数の光源部20が取り付けられている。ベース25の後面に複数の溝が上下方向（縦方向）に沿って形成され、これらの溝に放熱フィン26の前端が圧入されて固定されている。複数の放熱フィン26は、ベース25に上下方向に沿って配置され、左右方向に隣接する放熱フィン26間に空気が流通する間隔があけられている。放熱フィン26間の間隔は、６〜１０ｍｍ、好ましくは７〜９ｍｍとしている。

また、光制御ユニット13は、反射体ユニット30、この反射体ユニット30を収容する光学ケース31、および光学ケース31の前面を閉塞する透光カバー32を備えている。

反射体ユニット30は、複数の反射体33、およびこれら反射体33を一体に保持するホルダ34を備えている。各反射体33は、前後に開口する円筒状で、後側から前側へ向かって拡開する放物面状に形成されている。各反射体33の内面には、鏡面状の反射面が形成されている。各反射体33の前端周辺にはホルダ34に取り付けられるフランジ35が突設されている。そして、各反射体33の後端開口が各光源部20の発光部24に対向配置され、発光部24から出射される光が反射体33内に入射される。

光学ケース31は、例えばアルミニウム等の金属材料で形成されている。光学ケース31は、前後に開口する円筒状で、後側から前側に向かって拡開するように形成されている。

透光カバー32は、透明なガラスで、円板状に形成されている。そして、透光カバー32の周辺部がシール材を介して光学ケース31の前端に配置され、光学ケース31の前端をかしめることにより、透光カバー32が光学ケース31の前面に固定されている。

また、取付部材14は、灯体16を回動可能に支持し、構造物などの被設置部に灯体16を設置する。取付部材14は、固定部40、およびこの固定部40の両側から突出する一対のアーム41を備えている。取付部材14は、金属板を断面略Ｕ字形に折り曲げて形成されている。

固定部40は、平板状に形成されている。固定部40の中央部には、被設置部に締結手段42によって締結するための締結部43が形成されている。締結部43は、中心孔44、およびこの中心孔44を中心として円弧状に形成された長孔45とを備えている。

締結手段42は、例えばボルト46が用いられる。ボルト46が中心孔44および長孔45にそれぞれ上方から挿通されるとともに被設置部に螺着されることにより、固定部40を被設置部に締結する。なお、締結手段42としては、被設置部側からボルトを突設し、中心孔44および長孔45を挿通して固定部40の上方に突出したボルトにナットを螺着する構成でもよい。

アーム41は、固定部40から斜め前方へ向けて立ち上げられている。アーム41の先端には、本体11の両側に連結される軸部材47が取り付けられている。アーム41は、軸部材47を中心として灯体16を回動可能に支持している。

本体11の側面に円板48が固定され、アーム41の内側に円板48をアーム41との間に挟持可能とする挟持部材49が配置され、アーム41に回動可能に取り付けられたハンドル50が挟持部材49に螺着されている。そして、ハンドル50を締め付け操作すると、円板48をアーム41と挟持部材49との間に挟み込み、灯体16をアーム41に対して固定し、また、ハンドル50を緩めると、灯体16をアーム41に対して回動可能とし、灯体16の角度、すなわち灯体16からの光照射方向を調整することができる。

アーム41の中間位置には、電源ユニット15を取り付ける電源ユニット取付部51が設けられている。電源ユニット取付部51は、第１の孔52と第２の孔53を備えている。さらに、電源ユニット取付部51には、アーム41の後端から突出する突出部54を備えているとともに、アーム41の後縁と突出部54の下側との間に溝部55を備えている。溝部55は、第１の孔52を中心として第２の孔53と同じ半径位置に配置されている。

また、電源ユニット15は、電源回路60、および電源回路60を収納するケース61を備えている。

電源回路60は、商用交流電源からの交流電力を所定の直流電力に変換して光源部20のＬＥＤ23に供給する。図３および図４に示すように、電源回路60は、光源部20毎に電力を供給する独立した複数の電源回路部60a〜60gで構成されており、各光源部20を独立して調光制御可能としている。複数の電源回路部60a〜60gは、それぞれ、商用交流電源を所定の直流電源に変換して出力するための電子部品62が実装される複数の基板63を有している。本実施形態では、７つの光源部20に対応して、７つの電源回路部60a〜60gを備えている。

基板63の一方の面が配線パターンが形成されたパターン面63aに構成されている。電子部品62のうち、リードを有する電子部品62が基板63の他方の面に実装され、基板63のパターン面63a側に挿通されたリードが配線パターンにはんだ付け接続されている。電子部品62のうち、チップ状の電子部品62は、基板63のパターン面63aに実装され、配線パターンにはんだ付け接続されている。

ケース61は、上面が開口された箱状のケース本体64、およびケース本体64の上面開口を閉塞する蓋体65を備えている。そして、ケース61は、前後方向の寸法よりもこの前後方向に対して交差する幅方向の寸法が大きい四角形箱状に形成されている。ケース61の上面61aが蓋体65の上面で構成されているとともに、ケース61の下面61bがケース本体64の下面で構成されている。

ケース61の前面および下面61bの前寄り位置に、第１の取付金具66および第２の取付金具67がそれぞれ固定されている。各取付金具66，67の両側には取付片66a，67aがそれぞれ折曲形成され、これら取付片66a，67aに挿通孔が形成されている。

第１の取付金具66および第２の取付金具67を利用し、第１の取付手段68および第２の取付手段69によってケース61をアーム41に取り付けている。

第１の取付手段68は、第１のボルト70および第１のナット71を有する。第１のボルト70の先端をアーム41の第１の孔52および第１の取付金具66の取付片66aの挿通孔に挿通し、第１のナット71を第１のボルト70の先端に螺合し、これら第１のボルト70と第１のナット71との間でアーム41と取付片66aとを締め付け固定する。

第２の取付手段69は、第２のボルト72および第２のナット73を有する。第２のボルト72の先端をアーム41の溝部55および第２の取付金具67の取付片67aの挿通孔に挿通し、第２のナット73を第２のボルト72の先端に螺合し、これら第２のボルト72と第２のナット73との間でアーム41と取付片67aとを締め付け固定する。

そして、ケース61は、ケース61の前端側が取付部材14のアーム41に取り付けられ、ケース61の後端側が取付部材14のアーム41より後方に突出されている。さらに、ケース61は、ケース61の上面61aおよび下面61bが水平方向に対して所定の角度で傾斜するように取付部材14に取り付けられている。すなわち、ケース61は、ケース61の後端側の高さが前端側の高さよりも高くなるように、ケース61の上面61aおよび下面61bが水平方向に対して前傾するように傾斜されている。ケース61が傾斜する角度は２０〜３０°程度が好ましい。なお、ケース61が傾斜する角度は、取付部材14の固定部40が設置される被設置部が水平である場合を基準としており、被設置部に設置される取付部材14の固定部40の上面に対する角度でもある。

さらに、ケース61内に収納される電源回路60は、複数の電源回路部60a〜60gの複数の基板63のうちの一部（例えば３つ）の基板63がケース本体64内の底部にその幅方向に並んで取り付けられ、すなわちケース61内にケース61の下面61bに沿って配置されている。複数の電源回路部60a〜60gの複数の基板63のうちの残りの一部（例えば４つ）の基板63が蓋体65の内面にその幅方向に並んで取り付けられ、すなわちケース61内にケース61の上面61aに沿って配置されている。ケース本体64内の底部に取り付けられる複数の基板63は、パターン面63aがケース61の下面61bに対向されるとともに、リードを有する電子部品62がケース61内の中央側に対向するように配置されている。蓋体65に取り付けられる複数の基板63は、パターン面63aがケース61の上面61aに対向されるとともに、リードを有する電子部品62がケース61内の中央側に対向するように配置されている。

また、ケース61には、電源回路60に交流電力を供給する電源ケーブル、および電源回路60で変換された直流電力を光源部20のＬＥＤ23に供給する給電ケーブルが接続されている。給電ケーブルの先端は、本体11の後部に取り付けられた配線ボックス75に接続されている。配線ボックス75により給電ケーブルと光源部20とが電気的に接続される。

そして、このように構成された照明装置10は、例えば、１ｋＷの出力形の場合、光束が５００００〜６００００ｌｍ、色温度が５０００Ｋ、平均演色評価数ＲＡが７０、６００〜７００Ｗであり、１．５ｋＷの出力形の場合、光束が７００００〜８００００ｌｍ、色温度が５０００Ｋ、平均演色評価数ＲＡが７０、９００〜１０００Ｗである。

次に、本実施形態の作用を説明する。

図１および図２に示すように、照明装置10を被設置部に設置する際、電源ユニット15のケース61の後端側が前端側よりも高くなるように傾斜されているため、仮にケース61が水平状態にある場合（図６参照）よりも、ケース61と固定部40の締結部43との間隔が開いている。そのため、固定部40の締結部43を被設置部に設置する際にボルト46を容易に操作することができ、設置の作業性を向上できる。

そして、電源ユニット15の電源回路60から各光源部20に直流電力を供給することにより、各光源部20が発光し、各光源部20からの光が各反射体33内に入射して配光が制御され、配光が制御された光が透光カバー32を透過して出射し、照明対象物を照明する。

各光源部20の発光時に発生する熱は、放熱体21に伝わり、放熱体21の複数の放熱フィン26から大気中に自然放熱される。

また、電源ユニット15の電源回路60が発生する熱は、ケース61に伝わり、ケース61の外表面から大気中に自然放熱される。

このとき、仮に、図６に示すように、ケース61が水平状態にあるとした場合には、ケース61の下面61bで暖まった気体およびケース61の側面で暖まった気体がケース61の上面61aに流れ込む気体の流れ（図６の矢印参照）が生じやすくなる。ケース61の下面61bにはケース61で暖められていない雰囲気温度の気体が流れるため、ケース61の下面61bからの放熱効果が高く、温度上昇を抑制することができるが、ケース61の上面61aにはケース61の下面61bや側面で暖まって雰囲気温度よりも高くなった温度の気体が流れるため、ケース61の上面61aからの放熱効果が低下し、温度上昇の抑制効果も低下する。そのため、ケース61の上面61aに沿って配置されている電源回路60の電源回路部60d〜60gの温度が、適切な動作温度範囲を超えた過度な温度に上昇する虞がある。

それに対して、図５に示すように、ケース61が傾斜状態にある場合には、ケース61の下面61bで暖まった気体の流れとケース61の上面61aで暖まった気体の流れとの分離された２つの流れ（図５の矢印参照）が生じやすくなる。ケース61の下面61bには、傾斜方向の下方からケース61で暖められていない雰囲気温度の気体が流れるため、ケース61の下面61bからの放熱効果が高く、温度上昇を抑制することができる。ケース61の上面61aには、傾斜方向の下方からケース61で暖められていない雰囲気温度の気体が流れるため、ケース61の上面61aからの放熱効果が高く、温度上昇を抑制することができる。そのため、ケース61の上面61aに沿って配置されている電源回路60の電源回路部60d〜60gの温度が、適切な動作温度範囲内に収めることができる。

なお、ケース61は、水平方向に対して傾斜していれば、ケース61の上面61aでの放熱効果も高くできるが、傾斜角度が大きすぎると灯体16の放熱体21との干渉が発生することがあるため、放熱効果が高く、灯体16との干渉を防止できることを考慮すると、傾斜角度は２０〜３０°程度が好ましい。

このように、本実施形態の照明装置10によれば、電源ユニット15のケース61を上面61aおよび下面61bが水平方向に対して傾斜するように取付部材14に取り付けているため、ケース61を上面61aおよび下面61bからの放熱効果を向上させ、電源回路60の温度上昇を抑制することができる。

しかも、電源ユニット15のケース61の上面61aおよび下面61bに沿って電源回路60の基板63が配置されていて、ケース61の上面61aに沿って配置された基板63の温度上昇が懸念される場合でも、電源回路60の温度を適切な動作温度範囲内に収めることができる。

また、取付部材14は固定部40から斜め前方へ向けて立ち上げられたアーム41の先端に灯体16を支持しており、照明装置10として前部側の質量が大きくなるが、電源ユニット15の前部側をアーム41に取り付け、電源ユニット15の後部側をアーム41の後方に配置することにより、照明装置10の前後方向における重心バランスを改善することができる。なお、光照射方向に対応した灯体16の向き等によっては、電源ユニット15をアーム41の前側に配置してもよい。

また、照明装置10を屋外に設置した場合でも、電源ユニット15のケース61が傾斜していることで、ケース61の上面61aの傾斜に沿って雨が流れ落ち、ケース61の上面61aに雨が溜まりにくく、ケース61の耐久性を向上できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

10 照明装置
14 取付部材
15 電源ユニット
16 灯体
23 発光素子としてのＬＥＤ
60 電源回路
61 ケース
61a 上面
61b 下面
62 電子部品
63 基板

Claims (2)

1. 発光素子を有する灯体と；
   前記灯体を取り付ける取付部材と；
   前記発光素子に電力を供給する電源回路、およびこの電源回路を収納するケースを有し、このケースの上面および下面が水平方向に対して傾斜するように前記取付部材に取り付けられた電源ユニットと；
   を具備することを特徴とする照明装置。
2. 前記電源回路は、それぞれ電子部品が実装される複数の基板を有し、これら複数の基板のうちの一部が前記ケースの上面に沿って配置され、残りの一部が前記ケースの下面に沿って配置されている
   ことを特徴とする請求項１記載の照明装置。

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