JP2019125556A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートシンク内でフィンから空気への伝熱の促進を図れ、かつ、ヒートシンクの中央部のフィン配置空間とは反対側に光源が配置される場合の光源部からの放熱性の向上を図れる照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１０は、光源部と、光源部が取り付けられる器具本体１２とを含む。器具本体は、光源部が取り付けられるベース部と、ベース部に固定されるヒートシンク３０であって、光源部側の第１面、及び第１面と反対側の第２面Ａ２から突出し中心軸から放射状に伸びるように配置された複数の内側連結フィン３１を有するヒートシンクとを有する。複数の内側連結フィンは、ヒートシンクの中央部に位置する連結部で連結される。複数の内側連結フィンのそれぞれは、放射方向内側部分３２ｂにおける中心軸方向高さが、放射方向外側部分３２ｃにおける中心軸方向高さより低くなっている。【選択図】図１

Description

本開示は、照明装置に関する。

特許文献１には、ランプを含む照明装置であって、発光素子（光源部）が発生する熱をヒートシンクにより放熱させる照明装置が記載されている。ヒートシンクは、ランプ軸と直交する断面において、ランプ軸を中心とした放射状に延伸し、かつランプ軸を含む中央領域で欠落する複数のフィンを有する。これにより、隣り合うフィンの間の第１空間と、当該隣り合うフィンとランプ軸を挟んで反対側に位置する第２空間とが連通するので、ヒートシンク内でフィン周辺の空気の移動が可能となり、フィンから空気への伝熱が促進されるとされている。

特許第５３７４００１号公報

特許文献１に記載された照明装置では、ヒートシンクにおいて、複数のフィンがランプ軸を含む中央領域で欠落する。これにより、ヒートシンクの中央部のフィン配置空間とは反対側に光源部が配置される場合に、光源部からの放熱を効率よく行う面から改良の余地がある。

本開示の一態様である照明装置は、光源部と、光源部が取り付けられる器具本体と、を備え、器具本体は、光源部が取り付けられるベース部と、ベース部に固定されるヒートシンクであって、光源部側の第１面、及び第１面と反対側の第２面から突出し中心軸から放射状に伸びるように配置された複数の内側連結フィンを有する前記ヒートシンクと、を含み、複数の内側連結フィンは、ヒートシンクの中央部に位置する連結部で連結され、複数の内側連結フィンのそれぞれは、放射方向内側部分における中心軸方向高さが、放射方向外側部分における中心軸方向高さより低くなっている。

本開示の一態様である照明装置によれば、ヒートシンク内で内側連結フィンから空気への伝熱の促進を図れ、かつ、ヒートシンクの中央部におけるフィン配置空間とは反対側に光源が配置される場合の光源部からの放熱性の向上を図れる。

実施形態の一例の照明装置を上方から見た斜視図である。 実施形態の一例の照明装置を下方から見た斜視図である。 実施形態の一例の照明装置を横から見た図である。 実施形態の一例の照明装置を真上から見た図である。 実施形態の一例の照明装置を上方から見た分解斜視図である。 実施形態の一例の照明装置において、図５に示す状態から一部の構成をさらに分解して下方から見た分解斜視図である。 実施形態の一例の照明装置を構成するヒートシンクにおいて、図４のＡ−Ａ線で示す平面で切断した状態を示す斜視図である。 実施形態の別例の照明装置を上方から見た斜視図である。 図８から枠体及び取付バネのみを取り出して示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本開示に係る照明装置の実施形態の一例について詳細に説明する。実施形態の説明で参照する図面は模式的に記載されたものであるから、各構成要素の寸法比率などは以下の説明を参酌して判断されるべきである。以下の説明において、具体的な形状、材料、数量等は、本開示の理解を容易にするための例示であって、照明装置の仕様に合わせて適宜変更することができる。また、以下で説明する複数の実施形態の各構成要素を選択的に組み合わせることは当初から想定されている。以下では、すべての図面において同様の要素には同一の符号を付して説明する。

図１は、実施形態の一例の照明装置１０を上方から見た斜視図である。図２は、照明装置１０を下方から見た斜視図である。図３は、照明装置１０を横から見た図である。図４は、照明装置１０を真上から見た図である。図５は、照明装置１０を上方から見た分解斜視図である。図６は、照明装置１０において、図５に示す状態から一部の構成をさらに分解して下方から見た分解斜視図である。

図１から図５に示すように、照明装置１０は、器具本体１２と、発光モジュール６０（図５、図６）と、反射部材７０（図２、図６）とを備える。発光モジュール６０は、光源部に相当する。

照明装置１０は、ダウンライト等の埋込型照明器具であり、例えば建物の天井等に設けられた取付穴に埋め込んで取り付けられ、下側に光を照射する。本明細書では、説明の便宜上、照明装置１０を天井に取り付けた状態で、照明装置１０の鉛直上方側を「上」とし、鉛直下方側を「下」とする。

器具本体１２は、ベース部であるベース部材１４（図５）と、下側支持部材２０（図５）と、ヒートシンク３０と、枠体５０と、取付バネ５８とを備える。器具本体１２には、後述の発光モジュール６０（図５、図６）が取り付けられる。

図５、図６に示すように、ベース部材１４は、発光モジュール６０が取り付けられる樹脂製の部材である。ベース部材１４は、上端に天板部１５を有し、断面が略矩形である筒状部材である。天板部１５の中央部には略矩形の開口１６が形成されており、後述の発光モジュール６０は、この開口１６を塞ぐように天板部１５の下側に、取付部材（図示せず）により取り付けられる。これにより、後述のようにベース部材１４の上側にヒートシンク３０が固定された状態で、発光モジュール６０は、ヒートシンク３０の中央部における後述の内側連結フィン３１の配置空間（フィン配置空間）とは反対側に配置される。

下側支持部材２０は、上側筒部２１と、下側筒部２３とを有する樹脂製または金属製の部材である。上側筒部２１は、上記のベース部材１４の下端部の外側に嵌合する有底で断面略矩形の部分である。下側筒部２３は、上側筒部２１の底部の外周端部に下方に伸びるように連結された円筒形の部分である。上側筒部２１の底部の中心部には、下側筒部２３と中心軸が同じである円形穴２４（図６）が形成され、その円形穴２４の周縁部から上側に向かって円錐台状の第１テーパ筒部２５が突出する。第１テーパ筒部２５は、上方に向かって直径が小さくなる。第１テーパ筒部２５の上端には円形開口（図示せず）が形成され、その円形開口の上側に後述の発光モジュール６０が対向する。

下側支持部材２０を構成する上側筒部２１の中心軸Ｏ１（図５）を挟んで両側の２つの位置には、下側に伸びる係止腕部２６が形成される。係止腕部２６は、一対の脚部２６ａと、一対の脚部２６ａの下端を連結する連結部２６ｂとを有する略Ｕ字形であり、後述の反射部材７０の係止部７６が係止される。下側支持部材２０の下側に反射部材７０が係止され、上側筒部２１にベース部材１４の下端部が嵌合される。この状態で、複数のネジ８０によって、後述のヒートシンク３０、ベース部材１４、下側支持部材２０、及び枠体５０が結合される。

発光モジュール６０（図５、図６）は、矩形の基板の下側に光源本体が実装されたＣＯＢ（Chip on Board）タイプのモジュールである。光源本体を構成する発光素子は、例えば複数の半導体発光素子であり、その中でもＬＥＤ（Light Emitting Diode）が好ましい。発光素子は、例えば蛍光体を含む封止層で封止される。光源本体は、蛍光体によって発光素子の青色光の一部をより長波長の光に変換し、青色光の残りの一部と混色することで白色光を出射する。

基板は、例えば、セラミック基板、樹脂基板、またはメタルベース基板等である。基板の平面視形状は、矩形に限定するものではなく、六角形または八角形などの多角形または円形等でもよい。基板には、金属配線（図示せず）が形成され、例えば複数のＬＥＤを電気的に接続する。基板の金属配線には、電源部（図示せず）がリード線（図示せず）により接続されて、電源部から電力が供給される。

発光モジュールは、基板上にパッケージ型のＬＥＤが実装されたＳＭＤ（Surface Mounted Device）型のモジュールでもよい。

ヒートシンク３０は、ベース部材１４にネジ８０により固定される金属製の部材である。ヒートシンク３０は、複数の内側連結フィン３１と、複数の外側フィン３３とを有し、発光モジュール６０（図５、図６）で発生した熱を放散する。ヒートシンク３０の構造は、後で詳しく説明する。

反射部材７０（図２、図６）は、発光モジュール６０からの光の配光を制御する部材である。反射部材７０は、円板部７２の上側に円錐台状の第２テーパ筒部７３が連結されたハット形状の本体部７１と、レンズ部７８とを有する。第２テーパ筒部７３は、下側支持部材２０の第１テーパ筒部２５と略同一の角度で中心軸に対し傾斜し、第１テーパ筒部２５の下端の直径と、第２テーパ筒部７３の上端の直径とが略同一である。

反射部材７０の円板部７２の外周縁には略円筒状の外周壁部７２ａが形成される。反射部材７０の本体部７１は、アルミニウムなどの金属材料により形成される。円板部７２の外周部の中心軸を挟んで両側の２つの位置には略Ｌ字形の係止部７６が形成される。係止部７６の先端は、径方向外側に伸びる。係止部７６は、下側支持部材２０の係止腕部２６に係止される。

反射部材７０のレンズ部７８は、第２テーパ筒部７３の下端部の内側を塞ぐように、本体部７１に結合される。外周壁部７２ａの内側に下側支持部材２０の下側筒部２３の下端部が嵌合され、係止部７６の先端が下側支持部材２０の係止腕部２６の連結部２６ｂに係止された状態で、反射部材７０が下側支持部材２０の下側に固定される。この状態で、下側支持部材２０の第１テーパ筒部２５の下側に第２テーパ筒部７３が配置され、これによって、全体として略円錐台の筒形状となる。

レンズ部７８は、発光モジュール６０からの光が入射される透光性の部分である。レンズ部７８は、通過する光の配光を制御して出射する機能を有してもよい。例えばレンズ部７８は、フレネルレンズである。レンズ部７８は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透明樹脂材料から形成される。レンズ部７８は、透明なガラス材料から形成されてもよい。レンズ部７８は、光拡散構造を有してもよい。レンズ部７８は、拡散材が分散された樹脂材料を用いて形成されてもよいし、または、表面に凹凸またはドットパターンが形成されてもよい。

図５に示すように、枠体５０は、円板部５１の上側に円筒部５２が連結されたハット形状である。枠体５０の円筒部５２の上側の内周縁近傍には、略円筒形の補助壁５３が連結される。この補助壁５３には、後述するヒートシンク３０の穴３８を貫通したネジの下端部が結合される複数のネジ穴５４が形成される。枠体５０の中心軸Ｏ１を挟んで両側の２つの位置のそれぞれには、２つのガイド部５５が周方向に間隔をあけて形成される。各ガイド部５５は、断面略Ｌ字形で上下方向に伸びるものであり、後述の取付バネ５８の幅方向端を内側に保持するために用いられる。枠体５０の内側には、発光モジュール６０から出射され、レンズ部７８（図６）を通過した光が通過する。枠体５０は、例えばアルミニウムなどの金属材料により形成される。枠体５０は、樹脂材料により形成してもよい。

取付バネ５８は、照明装置１０を天井等の被取付部に取り付けるために用いられる。取付バネ５８は、鉄等の金属材料を用いて形成される板状部材であり、上下方向に伸びる支持板部５９ａと、支持板部５９ａの下端から略径方向外側に伸びる腕部５９ｂとを有し、略Ｌ字形に形成される。取付バネ５８の支持板部５９ａの幅方向両端が、枠体５０の２つのガイド部５５により保持される。

次に、ヒートシンク３０の構造を詳しく説明する。図７は、ヒートシンク３０において、図４のＡ−Ａ線で示す平面で切断した状態を示す斜視図である。ヒートシンク３０は、上端が板部３６で塞がれた筒部３５、複数の内側連結フィン３１、及び複数の外側フィン３３を含むように一体形成される。ヒートシンク３０は、アルミニウムなどの熱伝導率の高い金属材料から形成される。例えば、ヒートシンク３０は、アルミニウムのダイカストによって形成される。ヒートシンク３０は、アルミニウム以外の鉄等の金属材料製としてもよい。

筒部３５は、発光モジュール６０（図５、図６）が取り付けられたベース部材１４（図５、図６）を上から覆って収容する部分である。これにより、筒部３５の内側には発光モジュール６０が配置される。図６に示すように、筒部３５は、円筒形状の中心軸を挟んで両側が径方向内側に潰れたような、断面が長円形の筒状である。

板部３６は、発光モジュール６０側の下側面である第１面Ａ１（図６、図７）と、発光モジュール６０とは反対側の上側面である第２面Ａ２とを有する。第１面Ａ１の中央部には、断面略矩形の突部３７（図６、図７）が形成され、その突部３７の下端面が、発光モジュール６０の基板の上側面に接触する。これにより、発光モジュール６０で発生した熱がヒートシンク３０に伝達される。

板部３６には、中心軸方向に貫通する複数の穴３８（図５、図６）が形成され、各穴３８にネジ８０（図６）が上から貫通する。図５、図６に示すように、ヒートシンク３０と枠体５０とでベース部材１４、及び下側支持部材２０を挟んだ状態で、ネジ８０が枠体５０のネジ穴５４に結合される。これにより、ヒートシンク３０が照明装置１０の他の部分と結合される。

複数の内側連結フィン３１は、発光モジュール６０（図５）からの熱を放散させるために用いられる。複数の内側連結フィン３１は、板部３６の第２面Ａ２から上側に突出し、中心軸Ｏ１から放射状である十字状に伸びるように配置される４つの薄板状である。さらに、複数の内側連結フィン３１は、ヒートシンク３０の中央部に位置する連結部３１ａ（図４）で連結される。周方向に隣り合う内側連結フィン３１は、互いに直交するように連結される。

図１、図７に示すように、各内側連結フィン３１は、略矩形であって、放射方向（径方向）中間部に中心軸Ｏ１に略平行な段差面３２ａが形成される。これにより、図７に示すように、各内側連結フィン３１は、放射方向内側部分３２ｂの中心軸方向高さＨ１が、放射方向外側部分３２ｃの中心軸方向高さＨ２より低くなっている。

図１に示すように、複数の内側連結フィン３１の一部の内側連結フィン３１には、放射方向外側端面と上端面との連結部に円弧形の面取りＲ１が形成される。また、他の一部の内側連結フィン３１には、放射方向外側端部の上端面に、矩形の溝部Ｑ１が形成される。すべての内側連結フィン３１を、面取り及び溝部のいずれも形成されない形状とすることもできる。

さらに、複数の外側フィン３３は、板部３６の第２面Ａ２から上側に突出し、周方向に隣り合う内側連結フィン３１の間に、内側連結フィン３１から離れて放射状に伸びるように配置される。各外側フィン３３は、略矩形の薄板状である。図４に示すように、複数の外側フィン３３は、放射方向の長さが異なる複数種類の外側フィンである第１フィン３３ａ、第２フィン３３ｂ、及び第３フィン３３ｃを含んでいる。周方向に隣り合う内側連結フィン３１の間には、最大長さを有する２つの第１フィン３３ａが配置される。ヒートシンク３０において、２つの第１フィン３３ａの間、及び第１フィン３３ａと内側連結フィン３１との間の少なくとも一部には、放射方向長さが中間の第２フィン３３ｂ、または放射方向長さが最小の第３フィン３３ｃが配置される。これにより、ヒートシンク３０における空間の有効利用を図れる。図１に示すように、一部の外側フィン３３にも、一部の内側連結フィン３１と同様に断面円弧形の面取りＲ２が形成される。図２に示すように、一部の外側フィン３３の放射方向外側端部の上端面には、径方向外側で中心軸方向高さが低くなるように段差部Ｇが形成される。すべての外側フィンを面取り及び段差部が形成されない矩形とすることもできる。

さらに、一部の内側連結フィン３１及び一部の外側フィン３３は、放射方向外側端が筒部３５の外周面より放射方向外側に突出し、その突出した部分が筒部３５の下端部に伸びている。内側連結フィン３１及び外側フィン３３の放射方向外側端で、筒部３５の下端部に伸びた部分は、筒部３５の下端部に形成された円弧形のフランジＦに連結されている。これにより、内側連結フィン３１及び外側フィン３３の剛性が高くなる。

上記の照明装置１０によれば、ヒートシンク３０が発光モジュール６０と反対側の第２面Ａ２から突出し中心軸Ｏ１から放射状に伸びるように配置された複数の内側連結フィン３１を有する。また、内側連結フィン３１の放射方向内側部分３２ｂにおける中心軸方向高さＨ１（図７）が、放射方向外側部分３２ｃにおける中心軸方向高さＨ２（図７）より低くなっている。これにより、ヒートシンク３０のフィン配置空間で中心軸Ｏ１に関して反対側の２つの空間の一方側から他方側に空気が流れやすくなる。例えば、図１の第１領域Ｃ１の空気が中心軸Ｏ１を挟んで反対側の第２領域Ｃ２に流れやすくなる。このため、ヒートシンク３０内でフィン周辺の熱の移動を伴う空気の対流が促進されることで、フィンから空気への伝熱が促進される。したがって、各内側連結フィン３１の放熱性が高くなる。

さらに、複数の内側連結フィン３１は、ヒートシンク３０の中央部に位置する連結部３１ａ（図４）で連結される。これにより、実施形態のように、ヒートシンク３０の中央部のフィン配置空間とは反対側に発光モジュール６０が配置される場合に、発光モジュール６０からの放熱を効率よく行える。

さらに、ヒートシンク３０は、第２面Ａ２から突出し、周方向に隣り合う内側連結フィン３１の間に内側連結フィン３１から離れて放射状に伸びるように配置された外側フィン３３を有する。これにより、ヒートシンク３０の放熱性がより高くなる。

図８は、実施形態の別例の照明装置１０ａを上方から見た斜視図である。図９は、図８から枠体９０及び取付バネ５８のみを取り出して示す斜視図である。

図８〜図９に示す照明装置１０ａの場合には、図１〜図７に示した照明装置１０を構成する枠体５０の円板部５１より円板部９１の直径が大きい枠体９０を用いている。具体的には、器具本体１２ａは、ベース部材１４（図５、図６参照）、下側支持部材２０（図５、図６参照）、ヒートシンク３０、枠体９０及び取付バネ５８を備える。

図９に示すように、枠体９０は、円板部９１の上側に円筒部９２が連結されたハット形状であり、円筒部９２の上側の内周縁近傍には略円筒形の補助壁９３が連結される。補助壁９３には、ネジが結合される複数のネジ穴９４が形成される。枠体９０の中心軸Ｏ１を挟んで両側の２つの位置のそれぞれには、上下に離れて上側挿入部９５と下側挿入部９６とが形成される。取付バネ５８の支持板部５９ａの下側部分は、円筒部４９の内周面の内側に配置され、支持板部５９ａの上端部は、上側挿入部９５を通じて上側に導出される。これとともに、取付バネ５８の腕部５９ｂは、枠体９０の下側挿入部４６を通じて径方向外側に導出される。ヒートシンクと枠体９０とで、ベース部材１４及び下側支持部材２０を挟んだ状態で、ヒートシンク３０の穴３８（図５参照）を貫通したボルトが枠体９０のネジ穴９４に結合される。

上記の照明装置１０ａは、図１〜図７に示した照明装置１０が埋め込まれる取付穴より大きい取付穴に埋め込んで取り付けられる。その他の構成及び作用は、図１〜図７の構成と同様である。

上記の各例の構成では、ヒートシンク３０,３０ａにおいて、４つの内側連結フィン３１が十字状に連結される場合を説明したが、これに限定するものではなく、２つ、または３つ、または５つ以上の内側連結フィンが放射状に連結される構成としてもよい。

また、上記の各例では光源部としてＬＥＤ等の発光素子を含む発光モジュール６０を用いる場合を説明したが、光源部はこのような構成に限定するものではなく、ＬＥＤ電球、白熱電球等、種々の光源を用いることもできる。

１０,１０ａ 照明装置、１２,１２ａ 器具本体、１４ ベース部材、１５ 天板部、１６ 開口、２０ 下側支持部材、２１ 上側筒部、２３ 下側筒部、２４ 円形穴、２５ 第１テーパ筒部、２６ 係止腕部、３０ ヒートシンク、３１ 内側連結フィン、３１ａ 連結部、３２ａ 段差面、３２ｂ 放射方向内側部分、３２ｃ 放射方向外側部分、３３ 外側フィン、３３ａ 第１フィン、３３ｂ 第２フィン、３３ｃ 第３フィン、３５ 筒部、３６ 板部、３７ 突部、３８ 穴、５０ 枠体、５１ 円板部、５２ 円筒部、５３ 補助壁、５４ ネジ穴、５５ ガイド部、５８ 取付バネ、５９ａ 支持板部、５９ｂ 腕部、６０ 発光モジュール（光源部）、７０ 反射部材、７１ 本体部、７２ 円板部、７２ａ 外周壁部、７３ 第２テーパ筒部、７６ 係止部、７８ レンズ部、８０ ネジ、９０ 枠体、９１ 円板部、９２ 円筒部、９３ 補助壁、９４ ネジ穴、９５ 上側挿入部、９６ 下側挿入部。

Claims (2)

1. 光源部と、
   前記光源部が取り付けられる器具本体と、を備え、
   前記器具本体は、
   前記光源部が取り付けられるベース部と、
   前記ベース部に固定されるヒートシンクであって、前記光源部側の第１面、及び前記第１面と反対側の第２面から突出し中心軸から放射状に伸びるように配置された複数の内側連結フィンを有する前記ヒートシンクと、を含み、
   前記複数の内側連結フィンは、前記ヒートシンクの中央部に位置する連結部で連結され、
   前記複数の内側連結フィンのそれぞれは、放射方向内側部分における中心軸方向高さが、放射方向外側部分における中心軸方向高さより低くなっている、照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記ヒートシンクは、前記第２面から突出し、周方向に隣り合う前記内側連結フィンの間に前記内側連結フィンから離れて放射状に伸びるように配置された外側フィンを有する、照明装置。
   
   
   
   

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