JP2016006737A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィン構造の放熱機構を用いることなくＬＥＤが発する熱を効率よく放出することができるようにする。
【解決手段】ＬＥＤ照明装置２は、後面に放熱板３１を一体に有する基板３２上にカバー３４で覆われたＬＥＤ３３が実装されてなるＬＥＤモジュール３と、ＬＥＤモジュール３をアルミニウム製の庇板１１に固定するための固定枠４とから成る。ＬＥＤモジュール３の基板３２はカバー３４の外周縁より突出する突出部３７を有する。固定枠４は、後面の開口部４１がＬＥＤモジュール３の基板３２の外形と一致しかつ前面の開口部４２がカバー３４の外形と一致する形状を有する。前面の開口部４２は基板３２の突出部３７上に被さる押え枠部４３を備える。固定枠４は、ＬＥＤモジュール３の放熱板３１が押え枠部４３により庇板１１の下面に押し付けられた状態で庇板１１に止着されている。
【選択図】図３

Description

この発明は、ＬＥＤを光源とするＬＥＤ照明装置に関し、この発明は特に、庇などの建造物に組み付けられるＬＥＤ照明装置に関する。

一般に庇は、建物の出入り口、窓、渡り廊下など、種々の場所に設けられる。例えば、建物の玄関口では、建物の外壁面より床面の上方位置へ庇板が前方へ張り出すように設置されている。庇は、強い日差しや雨水を防ぐためのもので、庇の出幅（庇板の前後方向の長さ）が大きければ、日差しや雨水の遮断効果が高められるが、庇の下方が暗くなる。このため、庇板の下面に照明器具を組み込むことが行われている。従来、その種の照明器具付き庇として、庇板の下面に形成された開口窓に照明カバーを装着し、その照明カバーの内側に電球が内蔵された照明ボックスを配置したものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０００−２７３５０号公報

特許文献１に記載のものは、光源として寿命の短い電球が用いられているため、球切れが生じ易く、電球の交換を頻繁に行う必要がある。また、庇板の下面に照明カバーを装着するための大きな開口窓を形成するため、庇板の加工に手数がかかり、雨水の浸入を防止するためのシール構造を工夫する必要があるなどの問題がある。

近年、寿命の長いＬＥＤを光源として用いたＬＥＤ照明装置が実用化された。この種のＬＥＤ照明装置には、基板上にＬＥＤのチップが実装されたＬＥＤモジュールが用いられている。このＬＥＤジュールは、ＬＥＤの上方が透光性を有するカバーで覆われている。前記基板の後面には、ＬＥＤが発する熱を放熱するための放熱機構が基板と一体に設けられている。放熱を効率的に行うために前記放熱機構としてフィン構造を持つものが一般的である。しかし、この放熱機構のためにＬＥＤモジュールが大型化し、放熱機構を庇板の内部空間に位置させるために、庇板の下面に大きな開口窓を形成する必要がある。

この発明は、上記した問題に着目してなされたもので、フィン構造の放熱機構を用いることなくＬＥＤが発する熱を効率よく放出することができるＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。

この発明によるＬＥＤ照明装置は、建造物に組み付けられるものであって、後面に放熱板を一体に有する基板上に透光性を有するカバーで覆われたＬＥＤが実装されてなるＬＥＤモジュールと、前記ＬＥＤモジュールをアルミニウム製の建造物をもって構成される放熱体（ヒートシンク）に固定するための固定枠とから成る。前記ＬＥＤモジュールは、前記基板の外周部の少なくともひとつの対角位置が前記カバーの外周縁より突出している。前記固定枠は、後面の開口部がＬＥＤモジュールの基板の外形と一致しかつ前面の開口部がカバーの外形と一致する形状を有し、前面の開口部に前記基板の突出する外周部上に被さる押え枠部が備えられている。前記固定枠は、前記ＬＥＤモジュールの放熱板が前記押え枠部により前記放熱体の取付面に押し付けられた状態で放熱体に止着されている。

上記した構成のＬＥＤ照明装置において、ＬＥＤモジュールの基板の突出する外周部は固定枠の押え枠部により押圧され、基板と一体の放熱板は放熱体に押し付けられた状態で固定されるので、放熱板は放熱体に密接した状態となり、放熱板の熱は放熱体に効率よく熱伝導する。放熱体はアルミニウム製の構造物をもって構成されるので、放熱面積が大きく、熱は効率よく空気中に放熱され、ＬＥＤモジュールの温度上昇が阻止される。

この発明の好ましい実施態様においては、前記ＬＥＤモジュールの放熱板と前記放熱体との間に柔軟な熱伝導性シートを介在させている。

この実施態様によると、放熱板の熱は熱伝導性シートを通して放熱体に伝わり、空気中に放熱される。熱伝導性シートは柔軟であるので、ＬＥＤモジュールの基板が固定枠の押え枠部により押圧されることで、熱伝導性シートは放熱板および放熱体に密接する。これにより、放熱板および放熱体の各表面の凹凸や反りなどが吸収され、熱伝導性シートと放熱板との間および熱伝導性シートと放熱体との間の密着性が高められ、熱伝導の効率が向上する。

好ましい実施態様においては、前記ＬＥＤモジュールは、前記基板の外周部の９０度等角の位置が前記カバーの外周縁より突出しているが、これに限らず、１８０度等角の位置が突出したものであってもよく、また、６０度等角の位置、４５度等角の位置、３０度等角の位置などが突出したものであってもよい。この実施態様では、基板の外周部が４箇所で固定枠の押え枠部により押圧されるもので、ＬＥＤモジュールは放熱板が放熱体に押し付けられた状態で放熱体に止着される。

さらに、好ましい実施態様においては、前記固定枠は、各押え枠部を貫通させたネジ部材（例えばビス）によって放熱体に止着されるが、これに限らず、押え枠部以外の箇所を貫通させたネジ部材によって放熱体に止着してもよい。

この発明の上記した構成において、前記固定枠は、金属、合成樹脂など、種々の材料をもって製作できるが、放熱性を高めるために、固定枠をアルミダイカストにより形成するのが望ましい。

また、前記放熱体を構成するアルミニウム製の建造物には、屋根や天井を構成するもの、壁面を構成するものなど、種々のものがあるが、最適な実施態様として、アルミニウムの押出成形により形成された庇がある。

この発明によると、フィン構造の放熱機構を用いることなくＬＥＤが発する熱を効率よく放出することができ、ＬＥＤモジュールの温度上昇を阻止することができる。また、ＬＥＤモジュールはフィン構造の放熱機構を有する必要がないので、建造物の取付面に大きな開口窓を形成する必要がない。

この発明の一実施例であるＬＥＤ照明装置が組み付けられた庇の外観を示す側面である。 ＬＥＤ照明装置の外観を示す正面図である。 ＬＥＤ照明装置の外観を示す側面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 ＬＥＤモジュールの外観を示す正面図である。 ＬＥＤモジュールの外観を示す側面図である。 固定枠の外観を示す正面図である。 固定枠の外観を示す背面図である。 図７のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 他の実施形態の固定枠が用いられたＬＥＤ照明装置の外観を示す正面図である。 ＬＥＤ照明装置の他の実施例を示す断面図である。 図１１の実施例の一部を拡大して示す平面図である。

図１は、この発明のＬＥＤ照明装置２が組み付けられた庇１の外観を示している。図中、１０は建物の外壁面を示し、この外壁面１０より庇板１１が張り出すように庇板１１の基端部が支持部材１２により支持されている。ＬＥＤ照明装置２は、庇板１１の下面に取り付けられており、横幅が短い庇であれば中央部に１箇所、横幅が長い庇であれば複数個所に設けられる。また、出幅の大きな庇についても、出幅方向の複数個所に設けることができる。ＬＥＤ照明装置２によって庇１の下方が明るく照らされる。

庇１を構成する庇板１１や支持部材１２は、アルミニウムの押出成形により形成されている。庇板１１は全体が一枚のものであってもよく、また、複数の板材を横幅方向や出幅方向に連結したものであってもよい。また、図示例の庇板１１は内部が中空であるが、必ずしも中空体である必要はない。

図２〜図４は、この発明の一実施例であるＬＥＤ照明装置２の構成を示すもので、ＬＥＤモジュール３と固定枠４と熱伝導性シート５とを備えている。この実施例では、アルミニウム製の建造物である庇１を、ＬＥＤモジュール３が発生する熱を放出するための放熱体（ヒートシンク）として用いているが、アルミニウム製の建造物であれば、庇以外のものも放熱体に用いることができる。アルミニウムは熱伝導性がよく、放熱特性に優れている。庇１などの建造物は、フィン構造を有していなくても、放熱面積が大きいので、放熱体として機能させることができる。

ＬＥＤモジュール３は固定枠４内に嵌まった状態で庇板１１の下板部１１ａにビス６，６により止着されている。なお、図３および図４において、１１ｂは庇板１１の上板部であり、下板部１１ａと上板部１１ｂとの間が中空部となっている。庇板１１の下板部１１ａには貫通孔１３が形成され、この貫通孔１３より庇板１１の中空部内にリード線３０が引き出されている。この貫通孔１３はリード線３０を通すことが可能な大きさであればよく、直径が１０〜１５ｍｍ程度に設定される。リード線３０は図示しない電源供給部に接続される。この電源供給部よりＬＥＤモジュール３を発光駆動するための電圧が供給される。

ＬＥＤモジュール３は、図５および図６に示すように、絶縁性を有する合成樹脂製の基板３２上に４個のＬＥＤのチップ（以下単に「ＬＥＤ」という。）３３が実装されたものである。基板３２は薄板状であり、その後面にはアルミニウム製の厚手の放熱板３１が一体に接合されている。基板３２の前面にはＬＥＤ３３を上方より覆う透光性を有する合成樹脂製のカバー３４が複数のボルト３５およびナット３６により取り付けられている。

基板３２および放熱板３１は平面形状が正方形状であり、基板３２上の４区分された各領域にＬＥＤ３３がそれぞれ実装されている。放熱板３１は各ＬＥＤ３３が発生した熱を熱伝導性シート５を介して庇１に熱伝導させるもので、熱は庇板１１の表面を放熱面として空気中に放熱される。基板３２の表面には図示しない配線パターンが形成されている。その配線パターンに前記リード線３０が接続されている。リード線３０は、基板３２および放熱板３１を貫通するリード線引出孔（図示せず）から放熱板３１の背後に引き出される。なお、図６において、３８はリード線を通す合成樹脂製のスリーブである。

カバー３４は、外周縁に沿う一定厚みの板状部３４ａと、板状部３４ａにより囲まれる第１、第２の収容部３４ｂ，３４ｃとを有する。板状部３４ａは前後の各面が平坦面であり、後面は基板３２の前面に密接している。第１の収容部３４ｂは内面が凹み、ＬＥＤ３３を収容する空間となっている。第１の収容部３４ｂの外面は凸曲面になっており、ＬＥＤ３３からの光を所定の方向に向けて所定の角度だけ広げるためのレンズを構成している。第２の収容部３４ｃは内面が凹み、リード線３０の接続端部を収容する空間となっている。

カバー３４は、外形がほぼ八角形状となっている。カバー３４の外周縁のうち縦横の長い縁辺は基板３２の各辺に揃っており、斜めの縁辺は基板３２の角部に位置している。基板３２の各角部はカバー３４の外周縁より突出し、ほぼ三角形状の突出部３７を構成する。４個の突出部３７のうち、ひとつの対角位置にある２個の突出部３７には前記ビス６が貫通する円形状の切欠３８が形成されている。この実施例では、基板３２の外周部の一部(角部)のみをカバー３４の外周縁より突出させているが、これに限らず、基板３２の外周部を全周にわたってカバー３４の外周縁より突出させてもよい。

前記固定枠４は、アルミダイカストにより形成されており、外形が正方形状である。固定枠４の後面の開口部４１は、図８に示すように、ＬＥＤモジュール３の基板３２の外形と一致する正方形状を有している。開口部４１の奥行きｄ１は、図４および図９に示すように、基板３２および放熱板３１の厚みに一致する。固定枠４の前面の開口部４２は、図７に示すように、カバー３４の外形と一致するほぼ八角形状を有している。開口部４２の奥行きｄ２は、図４および図９に示すように、カバー３４の板状部３４ａの厚みと一致する。

固定枠４の後面および前面の各開口部４１，４２の形状および奥行きｄ１，ｄ２を上記のように構成することにより、開口部４２の各角部位置に基板３２の突出部３７上に被さる三角形状の押え枠部４３が形成される。前記押え枠部４３の厚みはカバー３４の板状部３４ａの厚みと一致する。

ＬＥＤモジュール３の放熱板３１は熱伝導性シート５を介して放熱体である庇板１１の下面に圧接されるもので、固定枠４は、ＬＥＤモジュール３の支持板３２が４個の押え枠部４３により庇板１１の下面に押し付けられた状態で、ビス６，６により庇板１１に止着される。
４箇所の押え枠部４３のうち、ひとつの対角位置の押え枠部４３にはビス６を通す貫通孔４４が形成されている。各貫通孔４４は、前面の開口縁にテーパ状の皿状部４５が形成されており、この皿状部４５によりビス６の頭部が支持される。

前記熱伝導性シート５は、柔軟性を有し、また、望ましくは弾力性を有するものである。熱伝導性シート５としてシリコンシートを用いているが、これに限らず、例えばアクリルなどの非シリコン系の熱伝導性シートを用いてもよい。ＬＥＤモジュール３の放熱板３１や放熱体としての庇板１１には微細な凹凸や反りがあり、両者と熱伝導性シート５との密着性を高めることによりＬＥＤモジュール３から庇板１１への熱伝導の効率を高めている。また、熱伝導性シート５が弾力性を有していれば、外部からの振動や衝撃が熱伝導性シート５に吸収され、ＬＥＤ３３は物理的な外力から保護される。

上記した構成のＬＥＤ照明装置２において、ＬＥＤモジュール３の基板３２の突出部３７は固定枠４の押え枠部４３により押圧されるので、基板３２と一体の放熱板３１は熱伝導性シート５を介して放熱体である庇板１１の下面に押し付けられ、この状態で固定枠４がビス６により止め固定される。放熱板３１は熱伝導性シート５を介して庇板１１の下面に密接した状態であり、放熱板３１の熱は庇板１１に効率よく熱伝導する。庇板１１はアルミニウム製の構造物であるので、放熱面積が大きく、熱は効率よく空気中に放熱され、ＬＥＤモジュール３の温度上昇が阻止される。

また、熱伝導性シート５は柔軟であるので、ＬＥＤモジュール３の基板３２が固定枠４の押え枠部４３により押圧されることで、熱伝導性シート５が放熱板３１の後面および庇板１１の下面に密接するので、放熱板３１や庇板１１の下面の凹凸や反りなどが吸収され、熱伝導性シート５と放熱板３１との間および熱伝導性シート５と庇板１１との間の密着性が高められ、熱伝導の効率が向上する。

なお、この発明のＬＥＤ照明装置２は、上記の実施の形態のものに限定されるものではなく、その他種々の設計変更が可能である。
例えば、固定枠４は外形が正方形状のものに限らず、図１０に示すように、円形状のものであってもよく、八角形状など、その他の形状のものであってもよい。
また、上記の実施例では、固定枠４を押え枠部４３の位置でビス止めしているが、図１０において一点鎖線Ｌ１，Ｌ２で示すように、押え枠部４３以外の位置でビス止めしてもよい。前記した正方形状の固定枠４についても同様であり、図７において一点鎖線Ｌ１，Ｌ２で示すように、固定枠４を中心線ｃ上の位置でビス止めしてもよい。また、ビス止め箇所も２箇所に限らず、３箇所以上であってもよい。

図１１および図１２は、中空部のない板状をなす庇板１１にＬＥＤ照明装置２が組み付けられた実施例を示している。
この実施例では、ＬＥＤモジュール３のリード線３０は貫通孔１３より庇板１１の上面に引き出されるため、リード線３０は案内方向に沿ってカバー７により覆われている。図示していないが、カバー７と庇１１との間にはリード線３０を挟んでコーキング材が充填されている。カバー７は、前記固定枠４を止着するビス６も覆っているが、ビス６の位置が中心線ｃ上にあれば、カバー７の幅も小さくて済む。

１ 庇
２ ＬＥＤ照明装置
３ ＬＥＤモジュール
４ 固定枠
５ 熱伝導性シート
６ ビス
１１ 庇板
３１ 放熱板
３２ 基板
３３ ＬＥＤ
３７ 突出部
４１，４２ 開口部

Claims (6)

1. 建造物に組み付けられるＬＥＤ照明装置であって、後面に放熱板を一体に有する基板上に透光性を有するカバーで覆われたＬＥＤが実装されてなるＬＥＤモジュールと、前記ＬＥＤモジュールをアルミニウム製の建造物をもって構成される放熱体に固定するための固定枠とから成り、前記ＬＥＤモジュールは、前記基板の外周部の少なくともひとつの対角位置が前記カバーの外周縁より突出しており、前記固定枠は、後面の開口部がＬＥＤモジュールの基板の外形と一致しかつ前面の開口部がカバーの外形と一致する形状を有し、前面の開口部に前記基板の突出する外周部上に被さる押え枠部が備えられており、前記固定枠は、前記ＬＥＤモジュールの放熱板が前記押え枠部により前記放熱体の取付面に押し付けられた状態で放熱体に止着されて成るＬＥＤ照明装置。
2. 前記ＬＥＤモジュールの放熱板と前記放熱体との間に柔軟な熱伝導性シートを介在させている請求項１に記載されたＬＥＤ照明装置。
3. 前記ＬＥＤモジュールは、前記基板の外周部の９０度等角の位置が前記カバーの外周縁より突出している請求項１に記載されたＬＥＤ照明装置。
4. 前記固定枠は、押え枠部を貫通させたネジ部材によって放熱体に止着される請求項１に記載されたＬＥＤ照明装置。
5. 前記固定枠は、アルミダイカストにより形成されている請求項１に記載されたＬＥＤ照明装置。
6. 前記放熱体は、アルミニウムの押出成形により形成された庇である請求項１に記載されたＬＥＤ照明装置。

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