JP2016162597A

JP2016162597A - 照明装置

Info

Publication number: JP2016162597A
Application number: JP2015040531A
Authority: JP
Inventors: 弓弦中森; Yuzuru Nakamori; 則雅鈴木; Norimasa Suzuki; 有美羽生田; Yumi Hanyuda
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2016-09-05

Abstract

【課題】光源部や反射体の熱劣化を抑制することができる照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置10は、本体11、複数の光源ユニット30および複数の反射体63を備える。光源ユニット30は、発光素子39を用いた光源部32、および光源部32を設けた放熱部33を有し、それぞれ本体11に支持される。反射体63は、光源ユニット30との間に隙間69をあけて光源部32にそれぞれ対向され、本体11に支持される。
【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、例えば建造物の照明や競技場の照明の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、発光素子であるＬＥＤの性能の向上により、今までのＨＩＤランプに代えてＬＥＤを光源部に用いたものがある。

ＬＥＤを光源部に用いた照明装置では、複数の光源部を１つの放熱部に設け、各光源部が発生する熱を放熱部で放熱する構造が採られている。さらに、各光源部から出射される光の配光を制御するために、各光源部にそれぞれ複数の反射体が組み合わされている。

また、放熱部の軽量化やユニット化の傾向から、光源部と放熱部とを一対一の関係で設けるとともにさらに光源部に反射体を固定して一体化した光源ユニットを構成し、複数の光源ユニットを用いて構成した照明装置がある。

照明装置の光源部は最も温度が高く、光源部や反射体などの熱劣化が進みやすく、光源部や反射体などが熱劣化によって性能低下することがある。光源部や反射体などの熱劣化を抑制するために、放熱部を大形にした場合には質量の増加や外形サイズの大形化につながることから好ましいものではなく、放熱部を大形にすること以外の手段で光源部や反射体などの熱劣化の抑制を図ることが望まれている。

特開２０１４−２３５８２０号公報

本発明が解決しようとする課題は、光源部や反射体の熱劣化を抑制することが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、本体、複数の光源ユニットおよび複数の反射体を備える。光源ユニットは、発光素子を用いた光源部、および光源部を設けた放熱部を有し、それぞれ本体に支持される。反射体は、光源ユニットとの間に隙間をあけて光源部にそれぞれ対向され、本体に支持される。

本発明によれば、光源部や反射体の熱劣化を抑制することが期待できる。

第１の実施形態を示す照明装置の一部の断面図である。同上照明装置の断面図である。同上照明装置の分解状態の斜視図である。同上照明装置の斜視図である。同上照明装置のカバー体を外した背面側の斜視図である。同上照明装置の背面カバーを外した背面図である。第２の実施形態を示す照明装置の背面カバーを外した背面図である。

以下、第１の実施形態を、図１ないし図６を参照して説明する。

図２ないし図４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の後部に取り付けられる光源体12、光源体12を覆って本体11の後部に取り付けられるカバー体13、本体11の前部に取り付けられる配光制御体14、および本体11を支持する固定台15を備えている。そして、本体11、光源体12、カバー体13および配光制御体14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などの金属材料によって形成されている。この本体11は、円筒状の枠部20を有し、この枠部20の内側に前後に開口する開口部21が形成されている。

枠部20の後側に光源体12を取り付ける後側取付部22が形成され、枠部20の前側に配光制御体14を取り付ける前側取付部23が形成されている。前側取付部23には複数のボス24，25が設けられている。

枠部20の内側の後部側には枠部20の補強用の支え部26が一体に形成されている。この支え部26は中央のリング部26a、およびこのリング部26aと枠部20とを接続する複数の接続部26bを備えている。そして、リング部26aの内側、リング部26aと接続部26bと枠部20との間に開口部21が開口されている。

また、光源体12は、複数の光源ユニット30、およびこれら複数の光源ユニット30を一体に取り付けた取付板31を備えている。

光源ユニット30は、光源部32、およびこの光源部32を取り付けた放熱部33を備えている。

図１に示すように、光源ユニット30の光源部32は、発光モジュール34、この発光モジュール34を取り付けた取付枠35、および発光モジュール34の周囲を覆う絶縁カバー36を備えている。

発光モジュール34は、例えばＣＯＢ（Chip On Board）モジュールによって構成されている。発光モジュール34は、金属材料をベースとする基板37の前面に発光部38が設けられている。発光部38は、ＬＥＤチップで構成される複数の発光素子39が基板37に実装され、これら発光素子39を蛍光体層40で覆って封止している。蛍光体層40の表面が発光部38の円形の発光面である。

取付枠35は、金属材料で四角形板状に形成されており、前面に発光モジュール34が配置される凹部41が形成されている。発光モジュール34は、取付枠35にねじ止め固定され、取付枠35に熱的に接続されている。

絶縁カバー36は、例えばシリコーンシートによって構成され、中央に円形の孔部42が形成されている。絶縁カバー36は、孔部42に発光部38が挿通された状態で、絶縁カバー36の周辺部が取付枠35の前面に複数のねじ43で固定されている。基板37の発光部38の周辺部には、発光素子39に給電するコネクタや配線などが配置されており、これらを絶縁カバー36で覆っている。

図１、図２、図３、図５および図６に示すように、光源ユニット30の放熱部33は、放熱板44、この放熱板44の背面に設けられた複数の放熱フィン45、および放熱板44と放熱フィン45とに接続された複数のヒートパイプ46を備えている。

放熱板44は、金属材料で四角形板状に形成されており、前面に光源部32が複数のねじ43で固定され、光源部32が熱的に接続されている。

放熱フィン45は、金属材料で薄い四角形板状に形成されており、放熱板44の背面に形成されている複数の溝に圧入固定されている。放熱フィン45は、空気が流通するための所定の間隙をあけて平行に並設されている。放熱板44の背面に沿った方向の放熱フィン45の幅は放熱板44の幅よりも大きく、放熱フィン45の両側部が放熱板44よりも突出されている。

ヒートパイプ46は、第１の端部46aが放熱板44の背面に沿って平行に接触するように設けられ、第２の端部46bが複数の放熱フィン45を貫通するとともに複数の放熱フィン45に接触して設けられている。ヒートパイプ46の中間部46cは放熱板44および放熱フィン45の一側に突出配置されている。ヒートパイプ46は複数本用いられており、複数本のヒートパイプ46の第１の端部46aは光源部32の背側領域に配置されるように互いの間隔が狭くなるように密集配置されているとともに、第２の端部46bは放熱フィン45の広い領域に配置されるように互いの間隔が広くなるように散在配置されている。第２の端部46bは、放熱フィン45の前後方向の中間位置よりも後側に接触されている。

さらに、取付板31は、金属材料で板状に形成されている。取付板31の周辺部に、本体11の後側取付部22に組み込まれてねじ止め固定される光源体側取付部47が形成されている。取付板31には、光源ユニット30がそれぞれ取り付けられる複数の光源ユニット取付部48が設けられている。光源ユニット取付部48には、光源部32が挿通する挿通孔49が形成されている。挿通孔49は、取付枠35が挿通するように四角形状に形成されている。

そして、本実施形態では、取付板31の中央に１つの光源ユニット取付部48が設けられるとともに、中央の光源ユニット取付部48を囲むように６つの光源ユニット取付部48が設けられている。つまり、取付板31の上段の２箇所に２つの光源ユニット取付部48が横に並び、中段の３箇所に３つの光源ユニット取付部48が横に並び、下段の２箇所に２つの光源ユニット取付部48が横に並んでおり、上下方向に互に隣り合う上段と中段の各光源ユニット取付部48、および中段と下段の各光源ユニット取付部48は、上下方向に重ならないように互い違いに配置されている。そして、取付板31の各光源ユニット取付部48に光源ユニット30がそれぞれ取り付けられている。なお、光源ユニット30の数や配置は、このような実施形態に限られるものではなく、光出力や配光の種類に応じて任意に光源ユニット30を組み合わせて照明装置10を構成することができる。

図５および図６に示すように、取付板31に取り付けられた全ての光源ユニット30は、放熱フィン45が縦方向に沿って配置されるように同じ方向に向けられるとともに、ヒートパイプ46の中間部46cが同じ側面に配置されるように同じ方向に向けられている。

また、光源ユニット30を取付板31に取り付ける際、放熱板44と取付板31との間にパッキング50が介在される。パッキング50は、絶縁性および耐熱性を有する例えばシリコーンなどの材料で、リング状に形成されているとともに内部に空間を有する中空状に形成されている。そして、パッキング50が放熱板44と取付板31との間に挟み込まれることにより、パッキング50の内部がつぶれて広がりやすく、放熱板44および取付板31に対するパッキング50の接触面積が大きくなり、絶縁性および防水性を向上させることができる。

また、取付板31の背面の下部には、各光源部32と外部に設置される電源装置とを電気的に接続するための配線ボックス51が取り付けられている。

また、図２ないし図６に示すように、カバー体13は、光源体12の取付板31に取り付けられ、複数の光源ユニット30の放熱部33を一体的に覆う。カバー体13は、上面カバー53、下面カバー54、両側の側面カバー55、および背面カバー56を備えている。各カバー53〜56には、スリット状の複数の通気孔57が設けられている。上面カバー53、下面カバー54および両側の側面カバー55に設けられる通気孔57の長手方向は周方向に向けられ、背面カバー56に設けられる通気孔57の長手方向は横方向に向けられている。上面カバー53、下面カバー54および両側の側面カバー55はそれぞれ光源体12の取付板31にねじ止めされるとともにカバー同士が互いにねじ止めによって連結され、背面カバー56が上面カバー53、下面カバー54および両側の側面カバー55にねじ止めされている。

また、図２ないし図４に示すように、配光制御体14は、反射体ユニット60、この反射体ユニット60を収容するケース61、およびケース61の前面を閉塞する透光カバー62を備えている。

反射体ユニット60は、複数の反射体63、およびこれら反射体63を一体に保持するホルダ64を備えている。

各反射体63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63の内面には、鏡面状の反射面が形成されている。各反射体63の前端周辺にはフランジ65が突設されている。

ホルダ64は、平円板状に形成され、複数の反射体63を挿通する複数の挿通孔66が形成されている。挿通孔66に挿通された反射体のフランジ65がねじでホルダ64に固定されている。本実施形態では、光源ユニット30の配置に対応して、ホルダ64の中央に１つの反射体63が固定され、周辺部に６つの反射体63が固定されている。

反射体ユニット60を本体11に取り付けるために、複数の取付部材67およびこの取付部材67を挿通する複数のねじ68が用いられている。取付部材67は、円筒状に形成され、ホルダ64と本体11のボス25との間に介在するスペーサとして機能する。ねじ68は、ホルダ64および取付部材67を通じて本体11のボス25に螺着され、反射体ユニット60を本体11に固定する。

そして、反射体ユニット60を本体11に固定することにより、図１および図２示すように、各反射体63の後端開口が各光源部32の発光部38に対向配置され、発光部38から出射される光が反射体63内に入射される。このように、本体11に固定された反射体63は、同じく本体11に固定されている光源ユニット30（光源部32）との間に隙間69をあけて光源部32に対向されている。隙間69の寸法は、光源部32と反射体63との距離が大きくなるほど、光源部32から反射体63に取り込まれる光の量が少なくなるので、光学性能を損なわない程度のわずかな寸法であることが好ましい。

配光制御体14のケース61は、金属材料で前後に開口する円筒状に形成されているとともに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。ケース61の後端には内側に突出する縁部70が形成されている。ケース61の縁部70は、パッキングを介して本体11の前側取付部23に組み込まれ、ねじ止め固定されている。

そして、反射体ユニット60のホルダ64および取付部材67、ケース61の縁部70などが、配光制御体14を本体11の前側取付部23に取り付けるための配光制御体側取付部71として構成されている。

透光カバー62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62の周辺部がシール材を介してケース61の前端に配置され、ケース61の前端をかしめることにより、透光カバー62がケース61の前面に固定されている。

また、図３ないし図６に示すように、固定台15は、設置部80、およびこの設置部80の両側から折曲された一対のアーム部81を備えている。設置部80は、造営物などにボルトなどによって固定される。アーム部81の先端は本体11の両側面から突設されている軸部材に回動可能に連結されており、軸部材を中心として本体11を含む灯体16を回動可能に支持している。アーム部81には、アーム部81に対して灯体16を締め付け固定するためのハンドル82が配設されている。そして、ハンドル82を緩めることにより、灯体16がアーム部81に対して回動可能となり、灯体16からの光照射方向を調整することができる。

また、光源部32に電力を供給する電源装置は照明装置10の外部に設置され、電源装置から電力を供給するためのケーブルが配線ボックス51に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において、電源装置から各光源ユニット30の光源部32に電力が供給されることにより、各光源部32の発光素子39が発光し、各光源部32からの光が各反射体63内に入り、各反射体63によって配光が制御された光が透光カバー62を透過し、照明対象物に照射される。

発光時に光源部32の発光素子39が発生する熱は、光源部32から放熱部33の放熱板44に伝わり、この放熱板44から複数の放熱フィン45に直接的に伝わるとともに、放熱板44からヒートパイプ46を経て複数の放熱フィン45に伝わり、複数の放熱フィン45から空気中に放熱される。ヒートパイプ46は、内部に密封された差動液が、温度の高い放熱板44に接する第１の端部46aで蒸発して放熱板44から吸熱し、放熱板44よりも温度の低い放熱フィン45に接する第２の端部46bで凝縮して放熱フィン45に放熱することにより、光源部32の熱を放熱板44から放熱フィン45に伝える。

光源部32の前面側からも空気中に放熱される。このとき、光源部32の前面側において、光源部32から反射体63が離反されていて、光源部32と反射体63との間に隙間69が形成されているため、光源部32の前面側から空気中への放熱によって暖まった熱気は隙間69を通じて本体11内を流通し、本体11や取付板31などに熱を伝えやすくなり、光源部32の前面側からの放熱性能が向上する。

このように、本実施形態の照明装置10では、光源部32の熱を後面側とともに前面側からも効率よく放熱でき、光源部32や反射体63の温度上昇を抑制し、光源部32や反射体63の熱劣化を抑制することができる。

また、取付板31の上段の２箇所に２つの光源ユニット30が横に並び、中段の３箇所に３つの光源ユニット30が横に並び、下段の２箇所に２つの光源ユニット30が横に並んでおり、上下方向に互に隣り合う上段と中段の各光源ユニット30、および中段と下段の各光源ユニット30は、それぞれ上下方向に重ならないように互い違いに配置されているため、各光源ユニット30の熱が互いに影響し合うのを抑制し、放熱性能を向上できる。

次に、図７に第２の実施形態を示す。なお、第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を用い、その構成および作用効果の説明を省略する。

取付板31の周辺部に取り付けられる光源ユニット30は、放熱フィン45の側面から突出するヒートパイプ46の中間部46cを外径方向に向けている。これにより、ヒートパイプ46の中間部46cがカバー体13に接近し、ヒートパイプ46で伝達する熱がカバー体13に伝わりやすくなり、放熱性能を向上できる。

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
11 本体
30 光源ユニット
32 光源部
33 放熱部
39 発光素子
63 反射体
69 隙間

Claims

本体と；
発光素子を用いた光源部、およびこの光源部を設けた放熱部を有し、それぞれ前記本体に支持された複数の光源ユニットと；
前記光源ユニットとの間に隙間をあけて前記光源部にそれぞれ対向され、前記本体に支持された複数の反射体と；
を具備することを特徴とする照明装置。