JP2022071508A - 光源ユニット及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも無線通信性能を向上させる光源ユニット及び照明器具を提供する。【解決手段】光源ユニット５であって、光源基板５２と、アンテナを有する無線部５８と、金属板状であり、下面側に光源基板５２が重なるよう配され、上面側に無線部５８が配される支持体５１とを備え、支持体には、開口が設けられており、開口から光源基板５２の上面が露出する。【選択図】図１

Description

本発明は、光源ユニット及び、器具本体と光源ユニットとに分離する照明器具に関する。

近年、照明器具を無線により制御する照明システムが普及し始めている。照明器具は、筐体や、光源基板を取り付ける取付部材などが金属で構成される場合が多いが、これら金属は電波を減衰させるため無線通信性能の確保が問題となる。

特許文献１には、光源基板を取り付ける金属製の取付部材に、アンテナ用の貫通孔を設け通信性能を確保する技術が開示されている。

特開２０１８－２０６４９２号公報

上記技術では、取付部材の貫通孔を、表側から見たときにＬＥＤ基板が存在していない領域に設け、貫通孔が金属である銅箔によって少しでも覆われるのを避けることにより無線通信性能の確保を図っているが、更なる無線通信性能の向上が求められている。

本発明は、係る問題に鑑みてなされたものであり、従来よりも無線通信性能を向上させる照明器具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明に係る光源ユニットは、光源基板と、アンテナを有する無線部と、金属板状であり、下面側に前記光源基板が重なるよう配され、上面側に前記無線部が配される支持体とを備え、前記支持体には、開口が設けられており、前記開口から前記光源基板の上面が露出する。

上述の構成により、本発明に係る光源ユニットは、従来よりも無線通信性能を向上させることができる。

（ａ）本発明の一実施形態に係る照明器具を器具本体と光源ユニットとに分離した状態を示す下方斜視図、（ｂ）器具本体に光源ユニットを取り付けた状態の照明器具を示す下方斜視図、（ｃ）光源ユニットの端部付近を表す上方斜視図、（ｄ）照明器具の内部構造を模式的に示す図である。 （ａ）支持体におけるアンテナに対向する部分付近の拡大図、（ｂ）光源基板の上面の配線パタンの一例を示す図、（ｃ）照明器具における無線電波の下方への指向性を模式的に示す図である。 （ａ）本発明の一変形例に係る光源基板の上面の配線パタンの一例を示す図、（ｂ）本発明の他の変形例に係る光源基板の上面の配線パタンの一例を示す図、（ｃ）本発明の他の変形例に係る、照明器具における無線電波の上方への指向性を模式的に示す図である。

＜１．第１の実施形態＞
＜１．１．概要＞
以下、本発明の一実施形態に係る照明器具１について図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る照明器具を器具本体と光源ユニットとに分離した状態を示す下方斜視図、図１（ｂ）は、器具本体に光源ユニットを取り付けた状態の照明器具を示す下方斜視図、図１（ｃ）は、光源ユニットの端部付近を表す上方斜視図、図１（ｄ）は、照明器具１の内部構造を模式的に示す図である。

照明器具１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、一例として、天井２などの設置対象に取り付けられる照明器具である。なお、以下の説明では、天井側からみて床面側の方向を「下」、床面側からみて天井側の方向を「上」として説明する。また、照明器具１は長手方向の長さが短手方向及び高さよりも大幅に長く、プロポーションを維持して図示すると線がつぶれて表現できないため、適宜長手方向を相対的に短くしたプロポーションで表現している。

照明器具１は、図１（ａ）に示すように、器具本体３及び光源ユニット５に分離可能に構成されている。器具本体３は、下面が開口し、光源ユニット５の少なくとも一部を収容する収容凹部ＲＥが形成された下面開放型の概観を有する。なお、以下、開口した面を「開口面」という。光源ユニット５は、光源の一例としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を備えた長尺状の部材である。光源ユニット５は、収容凹部ＲＥに、照明器具１の外部方向へ光を照射する向きに取り付けられる。

ここで、照明器具１は、光源ユニット５がＬＥＤ基板を備えるが、ＬＥＤ基板におけるＬＥＤ実装面と反対の面（上面）に特定のアンテナパタンを配し、このアンテナパタンと無線アンテナとを用いて無線通信性能を向上させている。

＜１．２．器具本体３＞
器具本体３は、図１（ａ）に示すように、本体部３０、バネ受け４１及びバネ受け４２を備える。

本体部３０は、器具本体３の外観の一部を構成し、アルミなどの金属を曲げ加工、穴開け加工などして形成された、下面側が開口する下面開放型の部材であり、収容凹部ＲＥを有する。本体部３０は、天井２に開けられた開口２ａに嵌め込まれる。開口内２ａ内には、吊ボルト２ｂ、吊ボルト２ｆ、照明器具１に電力を供給するための電源ケーブル２ｊが配されている。

本体部３０の上面である底板部３１には、吊ボルト２ｂ、吊ボルト２ｆ、電源ケーブル２ｊなどを通すための複数の孔が設けられている。本体部３０は、開口２ａに嵌め込まれ、吊ボルト２ｂに嵌合するナット及びワッシャを含む固定部材２ｃ、並びに吊ボルト２ｆに嵌合するナット及びワッシャを含む固定部材２ｇを用いて天井２に固定される。

図１（ｄ）に示すように、底板部３１における下を向く底面３１には、バネ受け４１及びバネ受け４２が配される。バネ受け４１は、取付バネ６０に係合されるバネブラケットであり、バネ受け４２は、取付バネ５９に係合されるバネブラケットである。電源ケーブル２ｊは、本体部３０が備える端子台に接続される。電気的接続に関連する構成等については、特に必要な場合を除いて説明を省略する。

＜１．３．光源ユニット５＞
光源ユニット５は、図１（ａ）、図１（ｃ）及び図１（ｄ）に示すように、支持体５１、光源５３を備えた光源基板５２、カバー５４、電源部５６、無線モジュール５８、取付バネ５９、及び取付バネ６０を備える。

取付バネ５９及び取付バネ６０は、一例としてダブルトーションバネを備え、それぞれ、器具本体３が有するバネ受け４２及びバネ受け４１に係合する部材である。取付バネ５９及び取付バネ６０は、支持体５１の上面に配される。光源ユニット５を器具本体３に装着する場合に、ユーザは、取付バネ５９をバネ受け４２に引っ掛け、取付バネ６０をバネ受け４１に引っ掛ける。そうすると、取付バネ５９及び取付バネ６０の弾性力により光源ユニット５が器具本体３に引き寄せられ、光源ユニット５の上側部分が収容凹部ＲＥ内に収容される。

電源部５６は、照明器具１の外部から供給される電力を、光源５３に適した電圧、電流に変換し、光源５３に供給する機能を有する。電源部５６は、無線モジュール５８が差し込まれるソケットを備える。電源部５６は、無線モジュール５８からソケットを介して受信する照明制御信号に応じた電力を光源５３に供給することで、調光制御、調色制御などを行う。

無線モジュール５８は、無線部として機能し、電源部５６のソケットに差し込まれる取り外し可能な独立したデバイスであり、電源部５６から電源供給を受けて動作する。無線モジュール５８は、無線通信機能、及び電源部５６の動作を制御する電源制御機能を有する。

無線モジュール５８は、アンテナ５８ａを備える（図２（ｃ）参照）。無線モジュール５８は、無線通信により照明器具１外の制御端末などから、調光、調色などを示す制御指示を受信し、受信した制御指示に応じた照明制御信号を電源部５６に出力する。

図２（ａ）は、支持体５１におけるアンテナ５８ａに対向する部分付近の一部拡大図、図２（ｂ）は、光源基板５２の上面の配線パタンの一例を示す図、図２（ｃ）は、照明器具１における無線電波の下方への指向性を模式的に示す図である。

支持体５１は、長尺板状の部材であり、金属で構成され、光源５３が発する熱を放散するヒートシンクとして機能する。支持体５１は、図１（ｄ）に示すように、下面側に光源基板５２が配され、上面側に電源部５６、取付バネ５９及び取付バネ６０が配される。また、支持体５１には、図２（ａ）に波斜線のハッチングで示す、上面から下面へ貫通する開口ＲＨが設けられている。開口ＲＨは、縦の長さがＤＨ、横の長さがＷＨの略長方形状の穴である。

光源基板５２は、複数の光源５３が配された基板であり、支持体５１の下面側に配される。光源５３は、一例として光源基板５２上に複数配置されるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）であるが、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）など他の光源を使用することとしてもよい。

光源基板５２の上面側には、一例として図２（ｂ）に示すように複数の光源５３を配線するためのコの字型の配線パタンＰＴ１～ＰＴ４、及びＰＴＭを含む金属箔による配線パタン（以下配線パタン「配線パタンＰＴ」と総称する。）が形成されている。例えば、光源５３の２端子のうち、一方が配線パタンＰＴ１に接続され、他方が配線パタンＰＴ２に接続される。

図２（ｂ）には、破線にて、光源基板５２の上面側に支持体５１が位置した場合の開口ＲＨの配置が示されている。配線パタンＰＴは、開口ＲＨを通じて支持体５１の上面側に露出する。

従来は、支持体における光源基板と重なる位置には開口を設けず、照明器具１においては、支持体５１における光源基板５２と重なる位置に開口ＲＨを設けたことも特徴である。支持体に開口を設けることで、例え開口が光源基板と重なる位置であっても無線電波の通りは良くなり、従来より利得は増加する。

図２（ｃ）は、無線モジュール５８が備えるアンテナ５８ａと、配線パタンＰＴと、開口ＲＨとの配置関係、及び無線電波の指向性について示す断面模式図である。

図２（ｃ）に示すように、アンテナ５８ａと配線パタンＰＴとは、距離ＤＨ離れている。そして、アンテナ５８ａの長さは、ＡＬであり、配線パタンＰＴ１の長さ（点ＰＴ１ａ～点ＰＴ１ｂまでの長さ）は、ＧＬである。他のコの字型の配線パタンＰＴ２、ＰＴ３、ＰＴ４・・・についても同様に、長さはＧＬである。

ここで、アンテナ５８ａを用いて無線通信する場合の周波数は、一例として２．４ＧＨｚを用いているものとし、この波長λは約１２ｃｍである。この場合、アンテナ５８ａの長さＡＬ＝λ／４（約３ｃｍ）とし、ＧＬ＝λ／４（約３ｃｍ）、ＤＨ＝λ／８（約１．５ｃｍ）とする。

ＧＬをλ／４とすることで、開口ＲＨから露出するコの字型の配線パタンＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ３、ＰＴ４等が導波器として機能し、アンテナ５８ａと配線パタンＰＴ１、アンテナ５８ａと配線パタンＰＴ２、アンテナ５８ａと配線パタンＰＴ３、アンテナ５８ａと配線パタンＰＴ４など、アンテナ５８ａと各コの字型の配線パタンのそれぞれが八木アンテナと同様に機能する無線システムを構成する。

図２（ｃ）に、この無線システムの無線電波指向性の一例を示している。

図２（ｃ）中のＲＤは、この無線システムによる下向きの電波指向性を模式的に示す。

図２（ｃ）に示すように、アンテナ５８ａから放射される電波の一部は、導波器として機能する配線パタンの方向である下方に向けて放射され、利得が増加する。

カバー５４は、光源５３を覆うように、支持体５１の下面側に配される。カバー５４は、光源５３が射出する光を拡散し、配光制御する機能を有する。カバー５４には、光拡散材を加えた光透過性の樹脂材料などが用いられる。

＜２．変形例＞
以上、本発明に係る照明器具の実施形態を説明したが、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。更に、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。例示した照明器具を以下のように変形することも可能であり、本発明が上述の実施形態で示した通りの照明器具に限られないことは勿論である。

（１）上述の実施形態では、照明器具１は、天井に取り付けることとしていたが、これに限らない。例えば、照明器具１は、壁面、棚下などに取り付けてもよい。また、複数の照明器具１を連結させる構成としてもよい。

（２）上述の実施形態では、光源にＬＥＤを用いていたが、これに限らず、他の光源であってもよい。例えば、有機ＥＬ又は有機ＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ又はＯｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、電界放出ディスプレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）などであってもよい。

（３）上述の実施形態では、配線パタンＰＴ１～ＰＴ４等として、コの字型の配線パタンを用いていたがこれに限らず、配線パタンそれぞれの長さがＧＬであれば足りる。例えば、図３（ａ）に示すように、一直線の配線パタンＰＴ１１、ＰＴ１２、ＰＴ１３などを用いることとしてもよい。このとき、配線パタンＰＴ１１、ＰＴ１２、ＰＴ１３の長手方向の長さはＧＬとする。

これにより、アンテナ５８ａと配線パタンＰＴ１１、アンテナ５８ａと配線パタンＰＴ１２、アンテナ５８ａと配線パタンＰＴ１３など、アンテナ５８ａと各配線パタンのそれぞれが八木アンテナとして機能する無線システムを構成し、アンテナ５８ａから放射される電波の一部は、導波器として機能する配線パタンの方向に向けて放射され、利得を増加させることができる。

（４）上述の実施形態では、配線パタンが開口ＲＨを通じ支持体５１の上面側に露出していたが、図３（ｂ）に示すように、配線パタンＰＴ１０１の全体が開口ＲＨを通じ露出する必要はなく、配線パタンＰＴ１０１の一部が露出していてもよい。この場合、配線パタンＰＴ１０１における開口ＲＨから露出している部分の長さがＧＬであることが望ましい。

（５）照明器具１において、本体部３０は金属の場合が多いが、本体部３０についても、少なくとも一部をポリカーボネート等の樹脂で構成するのが望ましい。これにより、電源部５６が制御用等の無線信号を送受信する無線部を備えるような場合に、本体部３０が、電波を反射し、また弱めるなど、無線通信の障害となり得るのを防ぐことができる。

（６）上述の実施形態では、配線パタンを八木アンテナの導波器のように使用していたが、これに限らない。例えば、配線パタンを八木アンテナの反射器のように使用することもできる。

図３（ｃ）は、配線パタンを反射器として使用し、上方に電波指向性を持たせる場合の、照明器具１の構成を模式的に示す図である。

配線パタンの長さは、λ／２（一例として６ｃｍ）以上にし、開口ＲＨの長辺の長さＷＨを６ｃｍ以上としている。そして、本体部３０の底板部３１に開口ＴＨを設けている。

図３（ｃ）中のＲＤ２は、この無線システムによる上向きの電波指向性を模式的に示す。アンテナ５８ａから放射される電波の一部は、反射器として機能する配線パタンＰＴ１０１により反射され、上向きの利得が増加する。

また、開口ＲＨの長辺の長さＷＨは、６ｃｍ未満であってもよく、この場合、配線パタンにおいて、開口ＲＨを通じて上に露出する部分の長さが、６ｃｍ以上になっていればよい。

（７）上述の実施形態及び各変形例を、部分的に組み合せてもよい。

＜３．発明の抽出＞
以下、更に本発明の一実施形態としての照明器具の構成及びその変形例と効果について説明する。

（１）本発明の一実施形態に係る光源ユニットは、光源基板と、アンテナを有する無線部と、金属板状であり、下面側に前記光源基板が重なるよう配され、上面側に前記無線部が配される支持体とを備え、前記支持体には、開口が設けられており、前記開口から前記光源基板の上面が露出する。

この構成によれば、本発明に係る光源ユニットは、従来よりも無線通信性能を向上させることができる。

（２）また、前記光源基板の上面には配線パタンが設けられており、前記支持体の開口を通じて前記アンテナと対向することとしてもよい。

また、前記配線パタンが、前記アンテナを放射器とした導波器として機能することとしてもよい。

また、前記配線パタンの長さは、無線電波の波長の４分の１であることとしてもよい。

また、前記配線パタンは、前記支持体の開口を通じて露出する部分の長さが、無線電波の波長の４分の１であることとしてもよい。

この構成によれば、アンテナと配線パタンとが八木アンテナと同様に機能し、無線通信性能を向上させることができる。そして、下方への指向性を有させることができる。

（３）また、前記配線パタンが、前記アンテナを放射器とした反射器として機能することとしてもよい。

また、前記配線パタンの長さは、無線電波の波長の２分の１以上であることとしてもよい。

また、前記配線パタンは、前記支持体の開口を通じて露出する部分の長さが、無線電波の波長の２分の１以上であることとしてもよい。

この構成によれば、アンテナと配線パタンとが八木アンテナと同様に機能し、無線通信性能を向上させることができる。そして、上方への指向性を有させることができる。

（４）また、前記配線パタンは、複数設けられていることとしてもよい。

この構成によれば、アンテナと配線パタンそれぞれとが八木アンテナと同様に機能し、さらに利得を増加させることができる。

（５）光源ユニットと、前記光源ユニットの少なくとも一部を収容する収容凹部を備える器具本体とを備えた照明器具であって、前記光源ユニットは、光源基板と、アンテナを有する無線部と、金属板状であり、下面側に前記光源基板が重なるよう配され、上面側に前記無線部が配される支持体とを備え、前記支持体には、開口が設けられており、前記開口から前記光源基板の上面が露出する。

この構成によれば、従来よりも無線通信性能を向上させることができる。

１ 照明器具
２ 天井
２ａ、ＲＨ、ＴＨ 開口
２ｂ 吊ボルト
２ｃ 固定部材
２ｆ 吊ボルト
２ｇ 固定部材
２ｊ 電源ケーブル
３ 器具本体
５ 光源ユニット
３０ 本体部
３１ 底板部
３１ａ 底面
５１ 支持体
５２ 光源基板
５３ 光源
５４ カバー
５６ 電源部
５８ 無線モジュール（無線部）
５８ａ アンテナ
５９ 取付バネ
６０ 取付バネ
ＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ３、ＰＴ４、ＰＴ１１、ＰＴ１２、ＰＴ１３、ＰＴ１０１ 配線パタン
ＲＥ 収容凹部

Claims (10)

1. 光源基板と、
   アンテナを有する無線部と、
   金属板状であり、下面側に前記光源基板が重なるよう配され、上面側に前記無線部が配される支持体とを備え、
   前記支持体には、開口が設けられており、前記開口から前記光源基板の上面が露出する
   ことを特徴とする光源ユニット。
2. 前記光源基板の上面には配線パタンが設けられており、前記支持体の開口を通じて前記アンテナと対向する
   請求項１記載の光源ユニット。
3. 前記配線パタンが、前記アンテナを放射器とした導波器として機能する
   請求項２記載の光源ユニット。
4. 前記配線パタンの長さは、無線電波の波長の４分の１である
   請求項３記載の光源ユニット。
5. 前記配線パタンは、前記支持体の開口を通じて露出する部分の長さが、無線電波の波長の４分の１である
   請求項３記載の光源ユニット。
6. 前記配線パタンが、前記アンテナを放射器とした反射器として機能する
   請求項２記載の光源ユニット。
7. 前記配線パタンの長さは、無線電波の波長の２分の１以上である
   請求項６記載の光源ユニット。
8. 前記配線パタンは、前記支持体の開口を通じて露出する部分の長さが、無線電波の波長の２分の１以上である
   請求項６記載の光源ユニット。
9. 前記配線パタンは、複数設けられている
   請求項１記載の光源ユニット。
10. 光源ユニットと、前記光源ユニットの少なくとも一部を収容する収容凹部を備える器具本体とを備えた照明器具であって、
    前記光源ユニットは、
    光源基板と、
    アンテナを有する無線部と、
    金属板状であり、下面側に前記光源基板が重なるよう配され、上面側に前記無線部が配される支持体とを備え、
    前記支持体には、開口が設けられており、前記開口から前記光源基板の上面が露出する
    ことを特徴とする照明器具。
    
    

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