JP2016110791A - 電源ユニット及び当該電源ユニットを備える照明器具 - Google Patents

電源ユニット及び当該電源ユニットを備える照明器具 Download PDF

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Abstract

【課題】小型化及び軽量化を図る。【解決手段】電源ユニット8は、外部から入力する電力を電力変換する電源ブロック80と、電源ブロック80を内部に収納するケース81とを備える。ケース81のケース本体82は、内周面に一対又は複数対の溝部85が設けられる。複数対の溝部85は、ケース本体82の挿入口からプリント配線板800の端部が挿入可能であり、且つ挿入後の前記端部を厚み方向に挟み込んで支持するように構成される。複数のねじ88は、ケース本体82の外側から、ケース本体82と壁部802と特定の回路素子(半導体素子801A)とを締結するように構成される。【選択図】 図1

Description

本発明は、光源に給電して点灯させる電源装置を備えた電源ユニット、及び当該電源ユニットと光源を備える照明器具に関する。
従来例として、特許文献1記載の照明装置を例示する。この従来例は、照明台などに設置されて屋外で使用される投光器であり、照明器具、電源ユニット、電源ケーブルなどを備える。照明器具は、光源である発光ダイオード(LED)、LEDから放射される光を前方に反射する反射板、LED及び反射板を保持する器具本体、器具本体を支持する支持金具(アーム)などで構成される。
電源ユニットは、4台の電源装置、各電源装置の出力端に一端が接続された複数の電線、電源装置並びに電線の一部を収納するケースなどを有する。各電源装置は、商用の電力系統から給電線を介して給電される交流電力を直流電力に変換する電力変換回路と、当該電力変換回路を内部に収納した筐体とを有する。筐体は、金属板を加工することで扁平な矩形箱状に形成されている。
ケースは、前後の両端が開口した角筒状のケース本体と、ケース本体の開口を閉塞する2つの蓋部とを有する。ケース本体は、左右両側の内側面から、上下両側の内側面と対向する突条が前後方向に沿って突設されている。そして、これらの突条と上下両側の内側面との間に形成される隙間に、2枚の取付板の端部がそれぞれ係止される。
取付板は、前後方向に長い長方形状の金属板からなる。そして、各取付板には、それぞれ2台の電源装置が、一対の取付部材を用いて前後方向に並ぶように固定される。つまり、一面側に2台の電源装置が取り付けられた取付板を前面側よりケース本体内に挿入すると、取付板の左右両端部が上側の一対の隙間若しくは下側の一対の隙間に係止される。そして、ケース本体の外側より、複数のねじでねじ止めすることにより、各取付板がケース本体に固定される。
特開2014−183033号公報
ところで、特許文献1記載の従来例(電源ユニット)では、金属製のケース本体内に、同じく金属製の筐体(電源装置)が収納されているので、小型化及び軽量化が困難である。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、小型化及び軽量化を図ることを目的とする。
本発明の電源ユニットは、外部から入力する電力を電力変換する1乃至複数の電源装置と、1乃至複数の前記電源装置を内部に収納するケースとを備え、1乃至複数の前記電源装置は、平板状のプリント配線板と、前記プリント配線板の片面又は両面に実装される複数の回路素子と、前記プリント配線板の片面における端部から立ち上がる壁部とを有し、前記複数の回路素子のうちで相対的に発熱量の多い特定の回路素子が前記壁部と熱的に結合されるように構成され、前記ケースは、挿入口が開口した筒状に形成されるケース本体と、前記挿入口を塞ぐ蓋部と、1乃至複数の締結部材とを有し、前記ケース本体は、内周面に一対又は複数対の溝部が設けられ、前記一対又は複数対の溝部は、前記挿入口から前記プリント配線板の端部が挿入可能であり、且つ挿入後の前記端部を厚み方向に挟み込んで支持するように構成され、前記1乃至複数の締結部材は、前記ケース本体の外側から、前記ケース本体と前記壁部とを締結するように構成されることを特徴とする。
本発明の照明器具は、前記電源ユニットと、1乃至複数の光源ユニットとを備え、前記光源ユニットは、前記電源ユニットから給電されて点灯するように構成されることを特徴とする。
本発明の電源ユニット及び当該電源ユニットを備える照明器具は、小型化及び軽量化を図ることができるという効果がある。
本発明に係る照明器具の実施形態を示す正面図である。 同上の照明器具の右側面図である。 同上の照明器具の後方から見た斜視図である。 本発明に係る電源ユニットの実施形態を示し、図4Aは一方の蓋部を取り外した状態の側面図、図4Bは図4AのX−X線断面矢視図である。 同上の電源ユニットの一部省略した分解斜視図である。 同上の電源ユニットの一部省略した斜視図である。
以下、本発明に係る電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。本実施形態の照明器具は、特許文献1記載の従来例と同じく、投光器を例示するが、本発明の技術思想が適用可能な照明器具は本実施形態に限定されない。
本実施形態の照明器具は、図1〜図3に示すように、複数(図示例では4つ)の光源ユニット1と、複数の光源ユニット1に給電する電源ユニット8とを備える。さらに、本実施形態の照明器具は、複数の光源ユニット1を連結する連結部材と、アーム16とを備えることが好ましい。ただし、照明器具を構成する光源ユニット1の数は4つに限定されず、1〜3つ、あるいは5つ以上でも構わない。なお、以下の説明において、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し、紙面の手前側を前とする。
光源ユニット1は、図2及び図3に示すように、光源に相当するLEDモジュールと、放熱部材3とを有する。LEDモジュールは、複数個の発光ダイオード(LED)と、実装基板とを有することが好ましい。LEDは、例えば、従来周知であるパッケージ型の白色LEDである。実装基板は、矩形平板状のアルミ基板で構成されることが好ましい。LEDは、実装基板の前面に、縦横に並べて実装される。また、実装基板の前面にレセプタクルコネクタが実装される。レセプタクルコネクタは、実装基板の前面に形成される配線用の導体を介して、各LEDの電極(カソード及びアノード)と電気的に接続される。
放熱部材3は、図2及び図3に示すように、ベース部30、一対の縁部31、複数の放熱板32で構成されることが好ましい。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。ベース部30は、矩形平板状に形成される。ベース部30の前面にLEDモジュールが固定される。また、ベース部30の前面には、LEDモジュールを覆い隠すようにカバー7が取り付けられる(図1参照)。カバー7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り、扁平な矩形の箱状に形成される。一対の縁部31は、上下方向を長手方向とする直方体状であって、ベース部30の左端縁と右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(前後方向の幅)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。
連結部材は、図1〜図3に示すように、第1連結部材10、第2連結部材11、第3連結部材12並びに補助連結部材を含むことが好ましい。
第1連結部材10は、帯状の主片100と、主片100の長手方向に沿って主片100の厚み方向に突出する補助片101とを有する(図2参照)。なお、主片100と補助片101とは、ステンレス鋼板などの金属板が長手方向に沿って折り曲げられることで一体に形成される。
また、第1連結部材10は、主片100の長手方向における両端及び中央に、それぞれ突片102、103が設けられている。ただし、中央の突片103は、両端の突片102のほぼ2倍の長さ寸法を有している。また、中央の突片103の先端が、外向きに折り曲げられている。各突片102、103には、それぞれ1つ又は2つのねじ挿通孔が設けられる(図1及び図3参照)。
第1連結部材10は、図3に示すように、各突片102、103が、放熱部材3の縁部31にねじ止めされることで2つの光源ユニット1に取り付けられる。すなわち、各突片102、103のねじ挿通孔に挿通されるねじ104が縁部31のねじ孔にねじ込まれる。
第2連結部材11は、帯状の金属板(例えば、ステンレス鋼板など)で構成される。ただし、第2連結部材11の中央部110は、両側の端部111に対して厚み方向に突出している。中央部110には、3つのねじ挿通孔が設けられる。一方、各端部111には、2つのねじ挿通孔がそれぞれ設けられる(図3参照)。
第2連結部材11は、放熱部材3の縁部31にねじ止めされることで2つの光源ユニット1に取り付けられる。すなわち、中央部110及び各端部111のねじ挿通孔に挿通されるねじ112が縁部31のねじ孔にねじ込まれる(図2参照)。
第3連結部材12は、帯状の金属板(例えば、ステンレス鋼板など)で構成される。ただし、第3連結部材12は、長手方向に沿った両端部が厚み方向に折り曲げられることで補強されている。また、第3連結部材12は、長手方向の両端にそれぞれ2つのねじ挿通孔が設けられている。これらのねじ挿通孔は、第3連結部材12の短手方向に並ぶように設けられる。第3連結部材12は、放熱部材3の縁部31にねじ止めされることで4つの光源ユニット1に取り付けられる(図1参照)。
補助連結部材は、図1〜図3に示すように、一対のアーム取付部材13と、一対の補強部材14とで構成される。アーム取付部材13は、角樋状の固定部130と、一対の取付部131と、軸受け部132とを有する。なお、固定部130と取付部131と軸受け部132とは、例えば、アルミダイカストによって一体に形成されることが好ましい。
一対の取付部131は、長尺の円錐台形状に形成され、固定部130から後方に突出する。なお、各取付部131の先端部には、雌ねじが形成されている。
軸受け部132は、円筒形状に形成され、一対の取付部131の間に配置されて各取付部131並びに固定部130と繋がっている。軸受け部132の中心には、ねじ孔が設けられる。
補強部材14は、図3に示すように、帯状の金属板(例えば、ステンレス鋼板など)で構成される。ただし、補強部材14は、長手方向に沿った両端部が厚み方向に折り曲げられることで補強されている。一対の補強部材14は、上下方向に並ぶように、左右両側のアーム取付部材13の取付部131に取り付けられる。すなわち、補強部材14の両端に設けられるねじ挿通孔にボルト140が挿通され、そのボルト140が取付部131の先端部の雌ねじにねじ込まれてねじ止めされる(図2及び図3参照)。
アーム16は、図2及び図3に示すように、固定板160と、固定板160の左右両端から斜め上向きに立ち上がる一対の立ち上げ片161と、各立ち上げ片161の先端から斜め上向きに立ち上がる支持片162とが金属板によって一体に形成されている。
固定板160は、略中心に円形の固定孔1601が貫通し、固定孔1601よりも後方に、固定孔1601を中心とする半円弧状の長孔1600が貫通している(図3参照)。そして、固定孔1601に挿通されるボルトと、長孔1600に挿通されるボルトとで固定板160が照明台(コンクリート製の土台)などに固定される。また、長孔1600に挿通されるボルトを緩めることにより、アーム16の向き(光源ユニット1の向き)を略180度の範囲で変更することができる。
各支持片162は、先端部に円形の挿通孔が貫通している。故に、挿通孔に挿通したボルト163が、アーム取付部材13の軸受け部132のねじ孔にねじ込まれることにより、連結部材で連結された4つの光源ユニット1をアーム16で回転可能に支持することができる。
ところで、下側の補強部材14には、配線ボックス15がねじ止めによって取り付けられる(図3参照)。
配線ボックス15は、金属材料によって矩形箱状に形成される。配線ボックス15内には、中継用の端子台が収納される。この端子台は、電力系統から交流電力を供給するための電源ケーブルと、電源ユニット8に前記交流電力を供給するための電源ケーブル9とを電気的に接続するように構成される。
電源ユニット8は、図4A及び図4Bに示すように、2つの電源装置80と、これら2つの電源装置80を内部に収納するケース81とを備える。ただし、以下の電源ユニット8に関する説明においては、図5において、上下、左右、前後の各方向を規定する。
各電源装置80は、外部(電力系統)から供給される交流電力を2つの光源ユニット1に必要とされる電力(直流電力)に変換する電力変換回路を有することが好ましい。電力変換回路は、例えば、全波整流器、力率改善回路(昇圧チョッパ回路)、DC/DCコンバータ(降圧チョッパ回路)などで構成されることが好ましい。各電源ブロック80は、図4B、図5及び図6に示すように、プリント配線板800の表面に、電力変換回路を構成する多数の回路素子(回路部品)801が実装されて構成される。また、各電源ブロック80は、先端にプラグコネクタが設けられた出力ケーブルを有することが好ましい。これらの出力ケーブルは、ケース81の外に引き出され、光源ユニット1のレセプタクルコネクタと直接、若しくは別の電線ケーブルを介して、電気的に接続されることが好ましい。
さらに、各電源ブロック80は、プリント配線板800の片面における端部から立ち上がる壁部802を有する。壁部802は、熱の良導体である材料(例えば、アルミ若しくはアルミ合金)によって矩形平板状に形成される。また、壁部802は、長手方向に沿った一方の端縁における前端及び後端から突出する一対のL字形状の脚8020を備えることが好ましい(図4B参照)。壁部802は、これら一対の脚8020がプリント配線板800の実装面(回路素子801が実装されている面)に取り付けられることにより、前記実装面の法線方向(上下方向)に沿って起立するように設けられることが好ましい。また、壁部802は、厚み方向に貫通する複数のねじ孔8021が長手方向に並ぶように設けられることが好ましい(図5参照)。さらに、壁部802は、プリント配線板800に実装される回路素子801のうち、力率改善回路やDC/DCコンバータのスイッチング素子などに用いられる半導体素子(例えば、パワーMOSFETなど)801Aと熱的に結合される。なお、これらの半導体素子801Aは、通常、放熱器(放熱板)を有している。そして、放熱器に設けられるねじ挿通孔に挿通されるねじ803が、壁部802に設けられるねじ孔8022にねじ込まれることにより、半導体素子801Aと壁部802が熱的に結合される(図4B及び図5参照)。
ケース81は、ケース本体82と、2つの蓋部83、84とを有することが好ましい(図3参照)。ケース本体82は、例えば、アルミ又はアルミ合金が押出成形されることにより、軸方向の両端が開口した角筒状に形成されることが好ましい。また、ケース本体82は、左側の側壁820の上部と下部の内側面にそれぞれ溝部85が形成されることが好ましい。さらに、ケース本体82は、右側の側壁821の上部と下部の内側面にもそれぞれ溝部85が形成されることが好ましい(図4B及び図5参照)。これらの溝部85は、ケース本体82の一方の開口端から他方の開口端まで真っ直ぐ且つ互いに平行となるように構成されることが好ましい。なお、溝部85の幅は、プリント配線板800の厚みよりも僅かに大きい程度の寸法であればよい。
また、ケース本体82の下側の側壁823の後端部には、4つのケーブル挿通孔が貫通している。これら4つのケーブル挿通孔には、それぞれ出力ケーブルが挿通され、止め金具によって出力ケーブルが側壁823に固定される。
蓋部83、84は、例えば、アルミダイカストによって平板状に形成されることが好ましい。これら2つの蓋部83、84は、ケース本体82の軸方向の端部にそれぞれねじ止めされることにより、ケース本体82の両端の開口を閉塞するように構成されることが好ましい(図2及び図3参照)。ただし、各蓋部83、84とケース本体82の端部との間に防水パッキンが挟み込まれ、ケース本体82内への雨水の浸入が防止されることが好ましい。また、片方(前方)の蓋部84は、中央にケーブル挿通孔が貫通している。そして、このケーブル挿通孔に電源ケーブル9が挿通され、止め金具によって電源ケーブル9が蓋部84に固定される。
電源ユニット8は、図2及び図3に示すように、ケース本体82の側壁823が、一対の補強部材14にねじ止めされることが好ましい。このとき、電源ユニット8は、電源ケーブル9が固定されている方の蓋部84を下、もう一方の蓋部83を上とする姿勢で補強部材14に固定されることが好ましい。
次に、本実施形態の電源ユニット8の組立作業について、説明する。まず、作業者は、側壁823の4つのケーブル挿通孔にそれぞれ出力ケーブルを挿通し、2つの電源ブロック80の出力端子に、それぞれ2本ずつの出力ケーブルを電気的に接続する。なお、出力端子と出力ケーブルとの電気的な接続は、コネクタを用いた接続方式が好ましい。ただし、コネクタを用いた接続方式以外にも、端子台を用いた接続方式やはんだ付けによる接続方式でも構わない。
続いて、作業者は、一方の電源ブロック80のプリント配線板800の両端部を、ケース本体82の片側の開口から、左右両側の側壁820、821の下側の溝部85に挿入する(図5参照)。同様に、作業者は、他方の電源ブロック80のプリント配線板800の両端部を、ケース本体82の片側の開口から、左右両側の側壁820、821の上側の溝部85に挿入する。このとき、一方の電源ブロック80の壁部802が右側の側壁821に近接し、他方の電源ブロック80の壁部802が左側の側壁820に近接する。
作業者は、ケース本体82の外から、左右両側の側壁820、821に設けられる複数の貫通孔にそれぞれねじ88を挿通し、これらのねじ88を壁部802のねじ孔8021にねじ込む。つまり、本実施形態の電源ユニット8では、各電源ブロック80の壁部802がケース本体82の側壁820、821にねじ止めされて機械的且つ熱的に結合される(図4B及び図6参照)。
続いて、作業者は、蓋部84のケーブル挿通孔に挿通した電源ケーブル9を、各電源ブロック80の入力端子にそれぞれ電気的に接続する。それから、作業者は、2つの蓋部83、84をケース本体82の前端及び後端にねじ止めする。最後に、作業者は、止め金具を側壁823にねじ止めして出力ケーブルをケース本体82に固定するとともに、止め金具を蓋部84にねじ止めして電源ケーブル9をケース本体82に固定する。このようにして、電源ユニット8の組立作業が完了する。
本実施形態の電源ユニット8は、上述のように、プリント配線板800の端部を、ケース本体82に設けられる溝部85に挿入することでケース本体82に電源ブロック80を支持させている。さらに、本実施形態の電源ユニット8は、電源ブロック80の特定の回路素子(半導体素子801A)を、壁部802を介してケース本体82に熱的に結合させている。そのため、半導体素子801Aに生じる熱は、壁部802を介してケース本体82に伝わり、ケース本体82を通して放熱される。故に、本実施形態の電源ユニット8は、電源ブロック80を収納する筐体が不要になることで小型化及び軽量化を図ることができ、且つ壁部802を介して半導体素子801Aの熱をケース本体82に伝えることで放熱性の向上を図ることができる。
また、本実施形態のように、電源ユニット8が2つの電源ブロック80を有する場合、それぞれの電源ブロック80の壁部802が、ケース本体82の複数の側壁820〜823のうちで異なる2つの側壁820、821と熱的に結合されることが好ましい。つまり、本実施形態の電源ユニット8は、2つの電源ブロック80の壁部802が同一の側壁(例えば、側壁820)と熱的に結合される場合と比較して、半導体素子801Aの熱をケース本体82から効率的に放熱させることができる。
ところで、本実施形態の照明器具が照明台に設置される場合、金属製のワイヤ17の両端がそれぞれ第2連結部材11の中央部110にねじ止めされることが好ましい(図3参照)。さらに、ワイヤ17は、照明台に固定されるワイヤ受け18に支持されることが好ましい(図3参照)。つまり、アーム16が照明台から外れた場合、ワイヤ17が支持することで照明器具の落下が防止される。
上述のように本実施形態の電源ユニット8は、外部から入力する電力を電力変換する1乃至複数の電源装置(電源ブロック80)と、1乃至複数の電源装置を内部に収納するケース81とを備える。1乃至複数の電源装置は、平板状のプリント配線板800と、プリント配線板800の片面又は両面に実装される複数の回路素子801と、プリント配線板800の片面における端部から立ち上がる壁部802とを有する。複数の回路素子801のうちで相対的に発熱量の多い特定の回路素子(半導体素子801A)が壁部802と熱的に結合されるように構成される。ケース81は、挿入口が開口した筒状に形成されるケース本体82と、前記挿入口を塞ぐ蓋部83、84と、1乃至複数の締結部材(ねじ88)とを有する。ケース本体82は、内周面に一対又は複数対の溝部85が設けられる。一対又は複数対の溝部85は、前記挿入口からプリント配線板800の端部が挿入可能であり、且つ挿入後の前記端部を厚み方向に挟み込んで支持するように構成される。1乃至複数の締結部材(ねじ88)は、ケース本体82の外側から、ケース本体82と壁部802とを締結するように構成される。
また、本実施形態の照明器具は、電源ユニット8と、1乃至複数の光源ユニット1とを備える。光源ユニット1は、電源ユニット8から給電されて点灯するように構成される。
本実施形態の電源ユニット8及び照明器具は上述のように構成され、プリント配線板800の端部を溝部85に挿入することでケース本体82に電源装置(電源ブロック80)を支持させるので、電源ブロック80を収納する筐体が不要となる。また、本実施形態の電源ユニット8及び照明器具は、相対的に発熱量の多い特定の回路素子(半導体素子801A)を、壁部802を介してケース本体82と熱的に結合するので、半導体素子801Aの熱を壁部802からケース本体82に伝導させることができる。故に、本実施形態の電源ユニット8及び照明器具は、従来例と比較して、小型化及び軽量化を図ることができる。
また、本実施形態の電源ユニット8は、2つの電源装置(電源ブロック80)を備えることが好ましい。本実施形態の電源ユニット8において、ケース本体82は、2対の溝部85が前記内周面に設けられることが好ましい。本実施形態の電源ユニット8において、2つの電源装置(電源ブロック80)は、壁部802が立ち上がるプリント配線板800の前記片面同士を対向させるように溝部85に支持されることが好ましい。さらに、本実施形態の電源ユニット8において、2つの電源装置(電源ブロック80)の壁部802同士が、互いにプリント配線板800に対して反対側に位置するように溝部85に支持されることが好ましい。
本実施形態の電源ユニット8が上述のように構成されれば、特定の回路素子(半導体素子801A)の熱をケース本体82から効率的に放熱させることができる。
1 光源ユニット
8 電源ユニット
80 電源ブロック(電源装置)
81 ケース
85 溝部
88 ねじ(締結部材)
800 プリント配線板
801 回路素子
801A 半導体素子(特定の回路素子)
802 壁部

Claims (3)

  1. 外部から入力する電力を電力変換する1乃至複数の電源装置と、1乃至複数の前記電源装置を内部に収納するケースとを備え、
    1乃至複数の前記電源装置は、平板状のプリント配線板と、前記プリント配線板の片面又は両面に実装される複数の回路素子と、前記プリント配線板の片面における端部から立ち上がる壁部とを有し、前記複数の回路素子のうちで相対的に発熱量の多い特定の回路素子が前記壁部と熱的に結合されるように構成され、
    前記ケースは、挿入口が開口した筒状に形成されるケース本体と、前記挿入口を塞ぐ蓋部と、1乃至複数の締結部材とを有し、
    前記ケース本体は、内周面に一対又は複数対の溝部が設けられ、前記一対又は複数対の溝部は、前記挿入口から前記プリント配線板の端部が挿入可能であり、且つ挿入後の前記端部を厚み方向に挟み込んで支持するように構成され、
    前記1乃至複数の締結部材は、前記ケース本体の外側から、前記ケース本体と前記壁部とを締結するように構成されることを特徴とする電源ユニット。
  2. 2つの前記電源装置を備え、前記ケース本体は、2対の前記溝部が前記内周面に設けられ、2つの前記電源装置は、前記壁部が立ち上がる前記プリント配線板の前記片面同士を対向させ、且つ2つの前記電源装置の前記壁部同士が、互いに前記プリント配線板に対して反対側に位置するように前記溝部に支持されることを特徴とする請求項1記載の電源ユニット。
  3. 請求項1又は2の電源ユニットと、1乃至複数の光源ユニットとを備え、前記光源ユニットは、前記電源ユニットから給電されて点灯するように構成されることを特徴とする照明器具。
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