JP4492458B2

JP4492458B2 - 照明器具

Info

Publication number: JP4492458B2
Application number: JP2005181681A
Authority: JP
Inventors: 博生川南; 稔前原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-06-22
Filing date: 2005-06-22
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2025-06-22
Also published as: JP2007005058A

Description

本発明は、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）素子を光源とする照明器具に関する。

ＬＥＤ素子を光源として用いる照明器具においては、点灯時のＬＥＤ素子からの発熱に起因する発光効率の低下や短寿命化を回避することが重要な課題となっている。このため、このような照明器具においては、種々の放熱手段が提案されている。

例えば、特許文献１には、ＬＥＤ素子が実装されたＬＥＤ実装基板を、放熱性に優れる器具基体に接触している状態で内設した照明器具が記載されており、ＬＥＤ素子から発生した熱を器具基体に伝導させて放熱できるようにしている。

また、特許文献２には、冷却流体（空気など）が流通する流路が形成されたＬＥＤ実装基板と排気装置とを備えた照明器具が記載されており、ＬＥＤ素子から発生した熱を排気装置で吸引、排気できるようにしている。
特開２００２−３３００６号公報特開２００３−９２００９号公報

しかしながら、特許文献１に記載される照明器具においては、器具基体の外面が外気に対して開放されている場合には有効であるが、埋め込み型の照明器具、例えば、ダウンライト等においては、熱がこもり放熱できないという課題がある。

一方、特許文献２に記載される照明器具においては、ＬＥＤ実装基板の構造が複雑になるため、高コストになる虞がある。また、照明器具は、１０年間など、長期間使用される装置であるため、使用期間中に積もった埃などにより排気装置が故障すると、ＬＥＤ素子からの放熱が正常に行われず、結果的に熱による温度上昇によってＬＥＤ素子の破壊や、極度の光出力低下につながる虞がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ＬＥＤ素子で発生した熱を効率良く排出することができる照明器具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、ＬＥＤ素子が実装されたＬＥＤユニットと、前記ＬＥＤユニットを収納する筐体とを備えた照明器具であって、前記筐体は、前記ＬＥＤユニットの発光面に対向する側に形成された第１の開口部と、前記ＬＥＤユニットの発光面とは反対側の面（背面という）に対向する側に形成された第２の開口部と、前記ＬＥＤユニットの側面と該筐体の内壁面を所定間隔だけ隔てた状態で前記ＬＥＤユニットを保持する保持部とを有し、前記ＬＥＤユニットが前記筐体の保持部によって保持された状態で、前記第１の開口部から前記第２の開口部まで連続する空気流通用の隙間が形成されており、前記第２の開口部の口径が、前記ＬＥＤユニットの外径より小さく、且つ、該第２の開口部を前記ＬＥＤユニットの背面に向けて投影したとき、投影された第２の開口部が前記ＬＥＤユニットの外径内に位置することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の照明器具において、前記ＬＥＤユニットの背面が、略錐体状に形成されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の照明器具において、前記ＬＥＤユニットは、前記発光面側から前記背面側に貫通する貫通孔を備え、前記筐体は、前記第２の開口部に網目状のスリットを備えることを特徴とする。

請求項１に記載の照明器具によれば、ＬＥＤユニットが筐体の保持部によって保持された状態で、第１の開口部から第２の開口部まで連続する空気流通用の隙間が形成されているので、空気が対流によってこの隙間を流通する。このため、ＬＥＤユニットの放熱性が向上し、ＬＥＤ素子から発生した熱を効率良く排出することができる。

また、第２の開口部の口径が、ＬＥＤユニットの外径より小さく、且つ、ＬＥＤユニットの背面に向けて投影された第２の開口部がＬＥＤユニットの外径内に位置するので、第１の開口部側から照明器具を見たとき、第２の開口部がＬＥＤユニットの背面に隠れて見えなくなる。このため、第１の開口部側から第２の開口部の奥側が見えなくなり、照明器具の意匠性が向上する。

請求項２に記載の照明器具によれば、ＬＥＤユニットの背面が略錐体状に形成されてい
るので、対流によって第１の開口部から第２の開口部に向かう空気が、略錐体状に形成さ
れたＬＥＤユニットの背面に沿って流通する。このため、ＬＥＤユニットの放熱性が更に
向上する。

請求項３に記載の照明器具によれば、ＬＥＤユニットは、正面側から背面側に貫通する貫通孔を備えるので、上記ＬＥＤユニットの側面と筐体の内壁面の間の隙間に加えて、この貫通孔が空気の流通経路として機能する。このため、ＬＥＤユニットの放熱性が更に向上する。また、筐体は第２の開口部に網目状のスリットを備えるので、第１の開口部側から照明器具を見たとき、上記隙間又は貫通孔を介して第２の開口部が見える状態であっても、スリットによって視線が遮られ、第２の開口部の奥側が見えなくなり、照明器具の意匠性が向上する。

以下、本発明の第１の実施形態について、ダウンライトとして用いられる照明器具を例にして説明する。図１に示されるように、照明器具１は、天井面１０に形成された取付孔等に取り付けられ、上方から床面等を照射するためのものであり、ＬＥＤ素子が実装されたＬＥＤユニット２と、ＬＥＤユニット２を収納する筐体３とを備えている。

筐体３は、ＬＥＤユニット２の発光面２ａに対向する側に形成された略円形の第１の開口部３１と、発光面２ａに対して反対側のＬＥＤユニット２の背面に対向する側に形成された略円形の第２の開口部３２と、ＬＥＤユニット２の側面２ｂと筐体３の内壁面３ａを所定間隔だけ隔てた状態でＬＥＤユニット２を保持する保持部３３とを有している。保持部３３は、筐体３の内壁面３ａからＬＥＤユニット２が収納される収納スペースに向かって突出形成されている。筐体３に用いられる材料や製造方法は、特に限定されるものではなく、例えば、プラスチック樹脂を用いて射出成形することにより、保持部３３が一体形成された筐体３を作成するようにしてもよい。

図２乃至図５に示されるように、ＬＥＤユニット２は、ＬＥＤ素子２１を実装するＬＥＤ実装基板２２と、ＬＥＤ実装基板２２を収納して、ＬＥＤ素子２１の発光による発熱を拡散し、放熱する金属基板２３とを備えている。ＬＥＤ実装基板２２には給電用の配線２５が形成されており、ＬＥＤ実装基板２２に実装された一又は複数のＬＥＤ素子２１には、この配線２５を介して電力が供給される。金属基板２３は、ＬＥＤ実装基板２２を収納する凹部２６を有しており、ＬＥＤ実装基板２２は、発光面側が凹部２６の開口側に配置されるように金属基板２３に略密着した状態で凹部２６に収納されている。また、ＬＥＤユニット２は、金属基板２３の側面（ＬＥＤユニット２の側面２ｂ）から突出形成された、上記筐体３の保持部３３によって保持される突出部２４を備えている。

このようなＬＥＤユニット２は、例えば、ガラスエポキシ樹脂やセラミックなどの絶縁材料上に、ＬＥＤ素子２１を実装すると共に電気配線することによってＬＥＤ実装基板２２を構成し、このＬＥＤ実装基板２２をアルミニウムにより形成された金属基板２３に略密着させることにより作成される。また、銅により形成された金属基板２３上に絶縁層を設けてＬＥＤ素子２１を実装することによってＬＥＤユニット２を作成するようにしてもよい。

なお、ＬＥＤユニット２を筐体３内に収納できるようにするために、図５に示されるように、ＬＥＤユニット２の外径Ｌ１及び高さＨ１は、少なくとも筐体３の内径Ｌ２及び高さＨ２よりもそれぞれ小さくなる（すなわち、Ｌ１＜Ｌ２、且つ、Ｈ１＜Ｈ２）ように形成されている。また、第２の開口部３２の口径Ｌ３は、ＬＥＤユニット２の外径Ｌ１より小さくなるように形成されている。

ＬＥＤユニット２は、突出部２４を筐体３の保持部３３に固定することにより、筐体３の内部に収納される。ＬＥＤユニット２の突出部２４を保持部３３に固定する方法は特に限定されるものではなく、例えば、図５に示されるように、ネジ１１などを用いて固定するようにしてもよい。ＬＥＤユニット２が筐体３の保持部３３によって保持された状態で、第１の開口部３１から第２の開口部３２まで連続する空気流通用の隙間５が形成される。すなわち、保持部３３と突出部２４はそれぞれＬＥＤユニット２の側面２ｂ及び筐体３の内壁面３ａの一部分にのみ形成されており、上述したように、ＬＥＤユニット２の外径Ｌ１及び高さＨ１は、少なくとも筐体３の内径Ｌ２及び高さＨ２よりもそれぞれ小さくなるように形成されているので、第１の開口部３１から第２の開口部３２にかけて、ＬＥＤユニット２の周囲には隙間５が形成される。

また、ＬＥＤユニット２が筐体３の保持部３３によって保持された状態で、第２の開口部３２をＬＥＤユニット２の背面に向けて投影したとき、投影された第２の開口部３２は、ＬＥＤユニット２の外径内に位置するように、ＬＥＤユニット２は筐体３内に収納されている。

照明器具１に電源供給されると、筐体３内のＬＥＤユニット２は点灯を開始する。点灯時間の経過に従って、ＬＥＤユニット２内のＬＥＤ素子２１は発光とともに発熱し、ＬＥＤ素子２１から生じた熱はＬＥＤ実装基板２２を介してＬＥＤユニット２の金属基板２３に伝導する。更に、熱はＬＥＤユニット２の金属基板２３から筐体３内の空気中に輻射熱等によって放出される。

また、ＬＥＤユニット２からの放熱によって、筐体３の内部と照明器具１の下方の空気との間に温度差が生じる。このため、図６に示されるように、筐体３とＬＥＤユニット２の間に形成されている隙間５において、第１の開口部３１から第２の開口部３２に向けてＬＥＤユニット２の外面に沿って空気の対流Ｆが生じる。これによって、ＬＥＤユニット２から発せられた熱は、上方に流れて第２の開口部３２より照明器具１の外部に放出される。

本実施形態の照明器具１によれば、ＬＥＤユニット２が筐体３の保持部３３によって保持された状態で、第１の開口部３１から第２の開口部３２まで連続する空気流通用の隙間５が形成されているので、空気が対流Ｆによってこの隙間５を流通する。このため、ＬＥＤユニット２の放熱性が向上し、ＬＥＤ素子２１から発生した熱を効率良く排出することができる。特に、ダウンライト等の埋め込み型の照明器具１においては、ＬＥＤ素子２１から発せられた熱が筐体３内でこもることがなく、対流Ｆによって外部に放出されるため、ＬＥＤユニット２の温度上昇による発光出力の低下や、ＬＥＤ素子２１の短寿命化を回避することができる。

また、第２の開口部３２の口径Ｌ３が、ＬＥＤユニット２の外径Ｌ１より小さく、且つ、ＬＥＤユニット２の背面に向けて投影された第２の開口部３２がＬＥＤユニット２の外径内に位置するので、第１の開口部３１側から照明器具１を見たとき、第２の開口部３２がＬＥＤユニット２の背面に隠れて見えなくなる。このため、第１の開口部３１側から第２の開口部３２の奥側、例えば、天井裏等が見えなくなり、照明器具１の意匠性が向上する。

次に、本発明の第２の実施形態に係る照明器具について図７を参照して説明する。本実施形態に係る照明器具１は、ＬＥＤユニット２の背面２ｃが、略錐体状に形成されている点で第１の実施形態と異なり、他の構成は第１の実施形態と同様である。このようなＬＥＤユニット２は、金属基板２３の背面（凹部が形成されていない側の面）の形状を略錐体状に形成することによって作成される。なお、錐体は、円錐であってもよいし、多角錐であってもよい。本実施形態においても、ＬＥＤユニット２が筐体３の保持部３３によって保持された状態で、第１の開口部３１から第２の開口部３２まで連続する空気流通用の隙間５が形成される。

本実施形態の照明器具１によれば、ＬＥＤユニット２の背面が略錐体状に形成されているので、対流Ｆによって第１の開口部３１から第２の開口部３２に向かう空気が、略錐体状に形成されたＬＥＤユニット２の背面２ｃに沿って流通する。このため、対流Ｆによる照明器具外部への熱放出をより積極的に行うことが可能となり、ＬＥＤユニット２の放熱性が更に向上する。

次に、本発明の第３の実施形態に係る照明器具について図８乃至図１０を参照して説明する。本実施形態に係る照明器具１は、ＬＥＤユニット２が、発光面側から背面側に貫通する貫通孔６を備え、筐体３が、第２の開口部３２に網目状のスリット７を備える点で第１の実施形態と異なる。他の構成は、第１の実施形態と同様である。

貫通孔６は、ＬＥＤ実装基板２２のＬＥＤ素子２１が実装されていない部分及び配線２５が形成されていない部分を通って、金属基板２３及びＬＥＤ実装基板２２を貫通して形成されている。なお、貫通孔６の形状、貫通孔６の個数、及び貫通孔６を形成する位置は、特に限定されるものではなく、ＬＥＤ実装基板２２へのＬＥＤ素子２１の実装状態に応じて適宜決定される。

本実施形態においては、第２の開口部３２の一部が、貫通孔６を介して第１の開口部３１側から見えるようになっている。スリット７は、このような視線を遮って、第１の開口部３１側から第２の開口部３２の奥側（例えば、天井裏など）を見えなくすることができる程度の大きさの開孔を有している。本実施形態においても、ＬＥＤユニット２が筐体３の保持部３３によって保持された状態で、第１の開口部３１から第２の開口部３２まで連続する空気流通用の隙間５が形成される。

上記第１の実施形態と同様に、ＬＥＤユニット２の点灯に伴って生じた熱は、ＬＥＤユニット２の金属基板２３から筐体３内の空気中に輻射熱等となって放出される。また、ＬＥＤユニット２からの放熱によって、筐体３の内部と照明器具１の下方の空気との間に温度差が生じる。このため、図８に示されるように、隙間５及び貫通孔６を流通経路とする、第１の開口部３１から第２の開口部３２に向かう空気の対流Ｆが生じる。これによって、ＬＥＤユニット２から発せられた熱は、上方に流れて第２の開口部３２より照明器具１の外部に放出される。

本実施形態の照明器具１によれば、ＬＥＤユニット２は、正面側から背面側に貫通する貫通孔６を備えるので、ＬＥＤユニット２の側面２ｂと筐体３の内壁面３ａの間の隙間５に加えて、この貫通孔６が空気の流通経路として機能する。このため、ＬＥＤユニット２の放熱性が更に向上する。また、筐体３は第２の開口部３２に網目状のスリット７を備えるので、第１の開口部３１側から照明器具１を見たとき、上記隙間５又は貫通孔６を介して第２の開口部３２が見える状態であっても、スリット７によって視線が遮られ、第２の開口部３２の奥側が見えなくなり、照明器具１の意匠性が向上する。

なお、本発明は上記各種実施形態の構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、本発明の照明器具１を、ダウンライト以外の照明器具として用いてもよい。また、筐体３の第１の開口部３１等の形状は略円形でなくてもよく、略多角形であってもよい。

本発明の第１の実施形態に係る照明器具を斜め下方から見た斜視図。同照明器具のＬＥＤユニットを斜め下方から見た斜視図。同ＬＥＤユニットを発光面側から見た図。同ＬＥＤユニットの断面図。同照明器具の断面図。同照明器具内に生じる対流を説明する同照明器具の断面図。本発明の第２の実施形態に係る照明器具の断面図。本発明の第３の実施形態に係る照明器具の断面図。同照明器具のＬＥＤユニットを発光面側から見た図。同照明器具の背面図。

符号の説明

１照明器具
２ＬＥＤユニット
３筐体
５隙間
６貫通孔
７スリット
３１第１の開口部
３２第２の開口部
３３保持部
２ａＬＥＤユニットの発光面
２ｂＬＥＤユニットの側面
２ｃＬＥＤユニットの背面
３ａ筐体の内壁面
Ｌ１ＬＥＤユニットの外径
Ｌ３第２の開口部の口径

Claims

ＬＥＤ素子が実装されたＬＥＤユニットと、前記ＬＥＤユニットを収納する筐体とを備えた照明器具であって、
前記筐体は、前記ＬＥＤユニットの発光面に対向する側に形成された第１の開口部と、前記ＬＥＤユニットの発光面とは反対側の面（背面という）に対向する側に形成された第２の開口部と、前記ＬＥＤユニットの側面と該筐体の内壁面を所定間隔だけ隔てた状態で前記ＬＥＤユニットを保持する保持部とを有し、
前記ＬＥＤユニットが前記筐体の保持部によって保持された状態で、前記第１の開口部から前記第２の開口部まで連続する空気流通用の隙間が形成されており、
前記第２の開口部の口径が、前記ＬＥＤユニットの外径より小さく、且つ、該第２の開口部を前記ＬＥＤユニットの背面に向けて投影したとき、投影された第２の開口部が前記ＬＥＤユニットの外径内に位置することを特徴とする照明器具。
前記ＬＥＤユニットの背面が、略錐体状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明器具。
前記ＬＥＤユニットは、前記発光面側から前記背面側に貫通する貫通孔を備え、
前記筐体は、前記第２の開口部に網目状のスリットを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明器具。