JP2015225816A - Light source unit and lighting fixture - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体発光素子を光源とする光源ユニット、及び当該光源ユニットを搭載する照明器具に関する。 The present invention relates to a light source unit that uses a solid-state light emitting element as a light source, and a lighting fixture in which the light source unit is mounted.
従来例として、特許文献1記載の照明器具を例示する。この従来例は、器具本体、光源ブロック(光源ユニット)、点灯装置などを備える。器具本体は、下面が開口した筒状に形成される。光源ブロックは、一面に複数のLEDが実装されるプリント基板と、各LEDの光を集光するレンズ体と、プリント基板とレンズ体が取り付けられる取付板とを備える。レンズ体は、取付ねじによって取付板に取り付けられる。プリント基板は、レンズ体と取付板との間に配置される。また、プリント基板は、熱伝導シートを介して取付板と接触している。また取付板は、放熱性を有する取付部によって器具本体に取り付けられる。
As a conventional example, a lighting apparatus described in
特許文献1記載の従来例では、放熱性を有する取付部を用いて取付板が器具本体に取り付けられているので、取付部からも放熱でき、且つ取付部を介して取付板から器具本体に光源ブロックの熱を効率良く伝導して、器具本体からも放熱できる。
In the conventional example described in
しかしながら、特許文献1記載の従来例では、レンズ体が取付板に直接ねじ止めされるので、締め付けトルクが大きくなると、レンズ体が歪んで光学性能が低下してしまう虞がある。一方、締め付けトルクが小さいと、プリント基板と取付板(熱伝導シートを含む。)との密着度合が低下するため、プリント基板から取付板や取付部などの放熱部材へ熱が伝わり難くなり、放熱性が低下する虞がある。
However, in the conventional example described in
本発明は、上記課題に鑑みて為された発明であり、光学性能の低下を抑えつつ放熱性の向上を図ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to improve heat dissipation while suppressing a decrease in optical performance.
本発明の光源ユニットは、1乃至複数個の固体発光素子と、前記固体発光素子が表面に実装される実装基板と、前記固体発光素子から放射される光の配光を制御する配光制御部材と、前記固体発光素子が発する熱を放熱する放熱部材と、前記実装基板を前記放熱部材に取り付ける取付部材とを備え、前記放熱部材は、直接又は他の部材を介して前記実装基板の裏面に接するベース部を有し、前記取付部材は、前記実装基板の表面において、前記固体発光素子が実装されていない部分に押し当てられる押圧部と、前記ベース部に固定される固定部と、前記配光制御部材を支持する支持部とを有することを特徴とする。 The light source unit of the present invention includes one or more solid light emitting elements, a mounting substrate on which the solid light emitting elements are mounted, and a light distribution control member that controls the light distribution of light emitted from the solid light emitting elements. And a heat dissipating member that dissipates heat generated by the solid state light emitting device, and a mounting member that attaches the mounting board to the heat dissipating member, and the heat dissipating member is attached to the back surface of the mounting board directly or via another member. The mounting member includes a pressing portion that is pressed against a portion of the surface of the mounting substrate where the solid light emitting element is not mounted, a fixing portion that is fixed to the base portion, and the arrangement. And a support portion for supporting the light control member.
本発明の照明器具は、前記何れかの光源ユニットと、前記光源ユニットを保持する器具本体とを備えることを特徴とする。 The lighting fixture of this invention is equipped with one of the said light source units, and the fixture main body holding the said light source unit, It is characterized by the above-mentioned.
本発明の光源ユニット及び照明器具は、光学性能の低下を抑えつつ放熱性の向上を図ることができるという効果がある。 The light source unit and the lighting fixture of the present invention have an effect that heat dissipation can be improved while suppressing a decrease in optical performance.
以下、本発明に係る光源ユニットの実施形態、並びに本発明に係る照明器具の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a light source unit according to the present invention and embodiments of a lighting fixture according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、本実施形態の光源ユニット1について説明する。なお、以下の説明においては、特に断りの無い限り、図1において上下、左右、前後の各方向を規定する。
First, the
光源ユニット1は、図1に示すように、LEDモジュール2と、放熱部材3と、レンズブロック4と、取付部材5とを備える。さらに、光源ユニット1は、熱伝導シート6と、カバーブロック7とを備えることが好ましい。
As shown in FIG. 1, the
LEDモジュール2は、複数個(図示例では22個)の発光ダイオード(LED)20と、実装基板21とを有する。LED20は、従来周知であるパッケージ型の白色LEDである。実装基板21は、矩形平板状のアルミ基板で構成される。実装基板21は、中央に円形の孔210が設けられている。LED20は、実装基板21の上面に、縦横に並べて実装される。また、実装基板21の上面における前端に、2つのレセプタクルコネクタ22が左右に並べて実装される。これら2つのレセプタクルコネクタ22は、実装基板21の上面に形成される配線用の導体(図示せず)を介して、各LED20の電極(カソード及びアノード)と接続される。
The
放熱部材3は、図1及び図2に示すように、ベース部30、一対の縁部31、複数の放熱板32で構成される。なお、ベース部30、縁部31並びに放熱板32は、例えば、アルミニウム合金などの熱伝導性に優れた材料で形成されることが好ましい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ベース部30は、矩形平板状に形成される。ベース部30は、多数のねじ孔(雌ねじ)300が上面に設けられている。また、ベース部30の隅には、円形の挿通孔301が貫通している。この挿通孔301には、ケーブルグランド33が取り付けられ、ケーブルグランド33を介して、LEDモジュール2に給電するための給電線23が挿通される。
The
一対の縁部31は、左右方向を長手方向とする直方体状であって、ベース部30の前端縁と後端縁においてベース部30と一体に形成される。なお、縁部31の厚み(上下方向の幅)は、ベース部30の厚みよりも十分に大きく形成されている。
The pair of
縁部31は、実装基板21の厚み方向(上下方向)と交差する第1方向(左右方向)から他の部材に結合される第1結合部310と、第2方向(前後方向)から他の部材に結合される第2結合部311とが設けられる。さらに、縁部31は、厚み方向(上下方向)から他の部材に結合される第3結合部312が設けられることが好ましい。
The
第1結合部310は、ねじ孔(雌ねじ)で構成される。第1結合部310は、縁部31の長手方向(左右方向)の両端面にそれぞれ1つずつ設けられる。第2結合部311は、縁部31を前後方向に貫通するねじ孔(雌ねじ)で構成される。第2結合部311は、縁部31の長手方向(左右方向)に沿って間隔を空けて複数設けられる。第3結合部312は、ねじ孔(雌ねじ)で構成される。第3結合部312は、図2Bに示すように、縁部31の下面側に、長手方向に並ぶように2つずつ設けられる。
The
なお、放熱部材3には、縁部31と放熱板32(縁部31と隣り合う放熱板32)とベース部30に囲まれた空間からなる溝部34が設けられる(図2C参照)。
In addition, the
レンズブロック4は、図3〜図5に示すように、アクリル樹脂などの透光性を有する合成樹脂材料により、本体40と複数のレンズ41とが一体に形成される。本体40は、矩形平板状の底板400と、底板400の四周から下方に突出する周壁401とを有する。底板400の下面に、複数のレンズ41が縦横に並べて一体に形成される。なお、これらのレンズ41は、LEDモジュール2の各LED20と一対一に対応する個数及び位置に設けられる。
As shown in FIGS. 3 to 5, in the
周壁401の左右両側面には、それぞれ2つの引掛片402が両端(前後方向の両端)に設けられている。引掛片402は、上下方向から見て凹形状に形成されている。また、周壁401には、3つの固定片403が一体に形成されている。これらの固定片403は、周壁401の下端縁から下向きに突出して設けられる。また、固定片403は、上下方向から見てC字形状に形成される。なお、これら3つの固定片403は、周壁401の左右両側及び後側における長手方向の中央の位置にそれぞれ設けられる(図3参照)。
Two
取付部材5は、図6〜図8に示すように、PBT(ポリブチレンテレフタレート)樹脂などの透光性を有しない合成樹脂材料により、ベース50と周壁部51とフランジ52と支持部53とが一体に形成される。
As shown in FIGS. 6 to 8, the mounting
ベース50は、矩形の平板状に形成されている。ベース50の上面には、図6に示すように、複数の凹部500が縦横に並ぶように形成されている。各凹部500の底面の中央には、円形の窓孔501が開口している。後述するように、これらの窓孔501を通してLED20から放射される光がレンズ41に入射される。ただし、ベース50の中央に位置する凹部500には、他の凹部500の窓孔501よりも小径のねじ挿通孔502が設けられる。また、ベース50の前後両端に位置し且つ他の凹部500よりも小型の凹部500には、矩形の孔5000が設けられる。
The
また、ベース50の下面には、図7に示すように、複数の押圧部503が縦横に並ぶように形成されている。これらの押圧部503は、ベース50の下面から下向きに突出する角錐台形状に形成されている。ただし、凹部500と押圧部503とは、ベース50の厚み方向(上下方向)から見て重なるように形成されており、押圧部503の中央に、凹部500の窓孔501が開口している。
Further, as shown in FIG. 7, a plurality of
周壁部51は、上下方向から見て矩形の枠状に形成され、ベース50の周囲から上向き及び下向きに突出する。ただし、周壁部51の下向きの突出量は、周壁部51の上向きの突出量に比べて、極めて小さくなっている。なお、以下の説明では、必要に応じて、ベース50よりも上に突出する周壁部51を上周壁部51Aと呼び、ベース50よりも下に突出する周壁部51を下周壁部51Bと呼んで区別する。
The
上周壁部51Aの平坦な上面には、複数(図示例では8個)の円柱状のリブ510が上向きに突設されている。また、上周壁部51Aにおいて、ベース50の孔5000と前後方向に隣り合う部位に、それぞれ凹所511が形成されている。
A plurality (eight in the illustrated example) of
フランジ52は、周壁部51の周面から全周に渡って外向きに突出するように設けられる。フランジ52は、四隅にそれぞれねじ挿通溝520が設けられる。また、フランジ52は、4つの辺にもそれぞれ2つのねじ挿通溝520が設けられる。
The
支持部53は、矩形板状であって、先端(上端)に三角柱状の爪530が設けられている。支持部53は、フランジ52の左右両側における上面から上向きに突出するように、それぞれ2つずつ設けられている。ただし、これら4つの支持部53の爪530は、何れも周壁部51に近付く向きに突出している。
The
熱伝導シート6は、電気絶縁性と熱伝導性に優れた材料(例えば、シリコーン樹脂)により、矩形のシート状に形成される。熱伝導シート6の中央には、実装基板21の孔210と対向する円形の孔60が設けられる(図1参照)。
The heat
カバーブロック7は、図1に示すように、カバー70と、4つの押さえ板71と、シール部材72とで構成される。カバー70は、カバー本体700と、外鍔701とを有する。カバー本体700と外鍔701は、ポリカーボネート樹脂などの透光性を有する合成樹脂材料によって一体に形成される。カバー本体700は、扁平な矩形の箱状に形成される。また、カバー本体700の下面は開放(開口)されている。
As shown in FIG. 1, the
外鍔701は、上下方向から見て矩形の枠状に形成され、カバー本体700の開口端縁から外向きに突出する。また、外鍔701の四隅に、それぞれ円形の嵌合孔702が設けられる。さらに、外鍔701の四つの辺には、それぞれ円形のねじ挿通孔703が3つずつ間隔を空けて設けられる。
The
押さえ板71は、帯状の主片710と、側片711とを有する。側片711は、主片710との長手方向に沿った一端縁から下向きに垂下される。なお、主片710と側片711とは、金属板で一体に形成される。主片710には、長手方向の両端と中央にそれぞれ円形のねじ挿通孔712が設けられる。
The holding
シール部材72は、例えば、シリコーンゴムにより、矩形の枠状に形成される。また、シール部材72の四隅には、ボルトの外形と類似した形状の突起720がそれぞれ上向きに突出している。また、シール部材72の四つの辺には、それぞれ円形のねじ挿通孔721が3つずつ間隔を空けて設けられる。
The
次に、光源ユニット1を組み立てる手順について、説明する。
Next, the procedure for assembling the
まず、作業者は、放熱部材3のベース部30の上面に熱伝導シート6を敷き、熱伝導シート6の上に、LEDモジュール2と取付部材5を載せる。ただし、作業者は、予め、取付部材5の下周壁部51Bの内側にLEDモジュール2を嵌め込んでおくことが好ましい。
First, the operator lays the heat
そして、作業者は、フランジ52の各ねじ挿通溝520に挿通したねじ54と、ベース50の中央のねじ挿通孔502に挿通したねじ54を、ベース部30のねじ孔300にねじ込むことで取付部材5をベース部30に固定する。つまり、LEDモジュール2は、ベース部30に固定される取付部材5によって、放熱部材3に取り付けられる。なお、LEDモジュール2の各LED20は、取付部材5の各窓孔501の中心に位置する。
Then, the operator screws the
続いて、作業者は、凹部500の孔5000を介して、LEDモジュール2のレセプタクルコネクタ22にプラグコネクタ(図示せず)を接続した後、当該プラグコネクタが接続されている給電線23を、ケーブルグランド33を介してベース部30の挿通孔301に挿通する。
Subsequently, the operator connects a plug connector (not shown) to the
次に、作業者は、レンズブロック4を取付部材5の上に被せる。このとき、作業者は、取付部材5の4つの支持部53の各爪530を、レンズブロック4の各引掛片402の中央に引っ掛ける。このとき、レンズブロック4の本体40の周壁401は、取付部材5の周壁部51の複数のリブ510の上に載せられており、レンズブロック4と取付部材5との間に、リブ510の高さ分の隙間が形成される。そして、作業者は、前記隙間と、取付部材5の上周壁部51Aの凹所511とで形成される空間を通して、給電線23をレンズブロック4の外に引き出す(図9参照)。
Next, the operator puts the
さらに、作業者は、レンズブロック4の固定片403をベース部30にねじ止めする。ただし、レンズブロック4は、4つの支持部53によって取付部材5に支持されているので、ねじ締めのトルクを強くする必要は無い。したがって、固定片403のねじ止めに伴ってレンズブロック4が歪む虞は無い。
Further, the operator screws the fixing
最後に、作業者は、カバーブロック7をベース部30に取り付ける。まず、作業者は、4つの突起720を嵌合孔702に嵌合することにより、カバー70の外鍔701の下面にシール部材72を取り付ける。そして、作業者は、シール部材72を取り付けたカバー70をレンズブロック4の上に被せる。それから、作業者は、4つの押さえ板71をカバー70の外鍔701の上に載せ、主片710のねじ挿通孔712とシール部材72のねじ挿通孔721に挿通したねじ73を、ベース部30のねじ孔300にねじ込み、カバーブロック7をベース部30に取り付ける。以上のような手順で、本実施形態の光源ユニット1が組み立てられる。
Finally, the operator attaches the
ここで、LEDモジュール2の実装基板21は、図10に示すように、取付部材5の押圧部503によって下向き(熱伝導シート6及びベース部30に近付く向き)に押圧される。したがって、押圧部503に押圧されることにより、実装基板21と熱伝導シート6、並びに熱伝導シート6とベース部30の密着度合が高められる。その結果、LEDモジュール2で発生する熱を放熱部材3に効率的に伝導して放熱性の向上を図ることかできる。特に、本実施形態の光源ユニット1では、複数の押圧部503がそれぞれ実装基板21の上面におけるLED20の周囲を各別に押圧するので(図10参照)、実装基板21と熱伝導シート6(放熱部材3)との密着度合をより一層高めることができる。
Here, as shown in FIG. 10, the mounting
本実施形態の光源ユニット1は、1乃至複数個の固体発光素子(LED20)と、固体発光素子が表面に実装される実装基板21と、固体発光素子から放射される光の配光を制御する配光制御部材(レンズブロック4)とを備える。また、本実施形態の光源ユニット1は、固体発光素子が発する熱を放熱する放熱部材3と、実装基板21を放熱部材3に取り付ける取付部材5とを備える。放熱部材3は、直接又は他の部材(熱伝導シート6)を介して実装基板21の裏面(下面)に接するベース部30を有する。取付部材5は、実装基板21の表面(下面)において、固体発光素子が実装されていない部分に押し当てられる押圧部503と、ベース部30に固定される固定部(フランジ52)と、配光制御部材(レンズブロック4)を支持する支持部53とを有する。
The
本実施形態の光源ユニット1では、上述のように、配光制御部材(レンズブロック4)が取付部材5を介して放熱部材3に取り付けられる。そのため、配光制御部材(レンズブロック4)がねじ止めのみで放熱部材3に直接取り付けられる場合と比較して、ねじ締めトルクによって配光制御部材(レンズブロック4)に歪みが生じる虞が少ない。しかも、取付部材5の押圧部503で実装基板21を放熱部材3のベース部30に押し当てているので、固体発光素子(LED20)の発する熱が、実装基板21から放熱部材3に効率的に伝導される。その結果、本実施形態の光源ユニット1は、光学性能の低下を抑えつつ放熱性の向上を図ることができる。
In the
また、本実施形態の光源ユニット1において、取付部材5は、複数の押圧部503を有することが好ましい。また、複数の押圧部503は、それぞれ1個の固体発光素子(LED20)の周囲を囲むように構成されることが好ましい。このように取付部材5が複数の押圧部503を有すれば、放熱部材3による放熱性をさらに高めることができる。
Moreover, in the
さらに、本実施形態の光源ユニット1において、支持部53は、取付部材5の外周部分(フランジ52)に設けられることが好ましい。
Furthermore, in the
また、本実施形態の光源ユニット1において、取付部材5は、電気絶縁性を有する材料(合成樹脂)で形成され、且つ実装基板21の厚み方向と交差する方向(前後方向及び左右方向)に沿った移動を規制する規制部(下周壁部51B)を有することが好ましい。規制部(下周壁部51B)が実装基板21の移動を規制すれば、取付部材5と実装基板21との位置ずれを抑制することができる。
Further, in the
さらに、本実施形態の光源ユニット1において、取付部材5は、ベース部30にねじ止めされる固定部(フランジ52)と、固定部の周囲に設けられる応力緩和部(上周壁部51A)とを有することが好ましい。応力緩和部(上周壁部51A)は、ねじ止めによって固定部(フランジ52)の周囲に生じる応力を緩和するように構成されることが好ましい。例えば、本実施形態のように、応力緩和部(上周壁部51A)が固定部(フランジ52)よりも十分に厚みが大きく形成されれば、ねじ止めによって固定部(フランジ52)の周囲に生じる応力を緩和することができる。
Further, in the
また、本実施形態の光源ユニット1において、支持部53は、配光制御部材(レンズブロック4)との間に隙間を空けて配光制御部材を支持するように構成されることが好ましい。例えば、本実施形態のように、取付部材5の周壁部51の上面に複数のリブ510が設けられ、レンズブロック4がリブ510の上に載せられることで、レンズブロック4と取付部材5との間に、リブ510の高さ分の隙間が形成されればよい。光源ユニット1がこのように構成されれば、LEDモジュール2への給電線23を、前記隙間を通して配線することができる。
Moreover, in the
次に、本発明に係る照明器具の実施形態について、図11を参照して説明する。なお、本実施形態の照明器具は投光器を例示しているが、投光器以外の照明器具、例えば、体育館やホールなどの高天井に設置される高天井用の照明器具などであっても構わない。 Next, an embodiment of a lighting fixture according to the present invention will be described with reference to FIG. In addition, although the lighting fixture of this embodiment has illustrated the projector, it may be lighting fixtures other than a projector, for example, the lighting fixture for high ceilings installed in high ceilings, such as a gymnasium and a hall.
本実施形態の照明器具は、光源ユニット1と、光源ユニット1を保持する器具本体10とを備える。なお、本実施形態の照明器具では、4つの光源ユニット1を備えているが、3つ以下の光源ユニット1又は5つ以上の光源ユニット1を備えても構わない。
The lighting fixture of this embodiment includes a
器具本体10は、複数枚の金属板で構成される。4つの光源ユニット1は、縦2列及び横2列に並べられ、放熱部材3の縁部31に設けられている結合部310〜312と、器具本体10とがねじ(あるいはボルトとナット)で結合されることによって、器具本体10に保持される。
The
また、器具本体10には配線ボックス11が取り付けられる。配線ボックス11は、金属材料によって矩形箱状に形成され、光源ユニット1の放熱部材3と対向する位置に配置される。配線ボックス11内には、中継用の端子台(図示せず)が収納され、外から引き込まれる電源ケーブルと、各光源ユニット1の給電線23とが端子台を介して結線される。前記電源ケーブルは、配線ボックス11の外に設置された電源装置(図示せず)に接続されている。つまり、電源装置から配線ボックス11内の端子台を介して各光源ユニット1に電力が供給される。ただし、配線ボックス11内に電源装置が収納されても構わない。
A
器具本体10は、アーム12によって回転可能に支持される。アーム12は、金属板によってU字状に形成され、両端部分で器具本体10と回転可能に連結される。アーム12の中央部分がコンクリート製の土台などに固定される。なお、器具本体10には、金属製のワイヤ13の一端が固定される。このワイヤ13の他端は、アーム12が固定される土台に固定される。つまり、アーム12が土台から外れた場合、ワイヤ13が器具本体10を支持することによって、器具本体10の落下が防止される。
The
1 光源ユニット
3 放熱部材
4 レンズブロック(配光制御部材)
5 取付部材
20 発光ダイオード(固体発光素子)
21 実装基板
30 ベース部
52 フランジ(固定部)
53 支持部
503 押圧部
1
5 Mounting
21 Mounting
53
Claims (7)
前記放熱部材は、直接又は他の部材を介して前記実装基板の裏面に接するベース部を有し、
前記取付部材は、前記実装基板の表面において、前記固体発光素子が実装されていない部分に押し当てられる押圧部と、前記ベース部に固定される固定部と、前記配光制御部材を支持する支持部とを有することを特徴とする光源ユニット。 1 to a plurality of solid state light emitting devices, a mounting substrate on which the solid state light emitting device is mounted, a light distribution control member for controlling light distribution of light emitted from the solid state light emitting device, and the solid state light emitting device A heat dissipating member that dissipates the heat generated, and an attachment member that attaches the mounting board to the heat dissipating member,
The heat dissipating member has a base portion in contact with the back surface of the mounting substrate directly or through another member,
The mounting member includes a pressing portion that is pressed against a portion where the solid light emitting element is not mounted on the surface of the mounting substrate, a fixing portion that is fixed to the base portion, and a support that supports the light distribution control member. And a light source unit.
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