JP5077693B2

JP5077693B2 - 照明器具

Info

Publication number: JP5077693B2
Application number: JP2008219690A
Authority: JP
Inventors: 一斎樋口; 厳與森山; 純男橋本; 真一神代
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2028-08-28
Also published as: JP2010055938A; US20100053950A1; CN101660677A; EP2177825A1; ATE529698T1; EP2177825B1; CN101660677B

Description

本発明は、ＬＥＤ等の発光素子を用いた照明器具に関する。

近年、ＬＥＤ等の発光素子を基板に配設し、光源として用いる照明器具が開発されており、その高出力化に伴い、ＬＥＤ等の使用個数も増加し、基板も大形化してきている。この種、照明器具においては、基板を器具本体に取付けるに際し、基板の複数個所をねじ等を用いて器具本体に固定することが行われている。一方、発光素子は使用中に熱が発生し、その点灯、消灯により、基板は、熱を受け、また、冷却され、これらのヒートサイクルで膨張、収縮を繰り返し、応力を受ける環境下にある。したがって、基板に反りや変形が生じ、半田部分にクラックが生じる等の虞がある。

従来、反射体ではないが、ＬＥＤからの出射光を配光制御するという意味で共通する透光性のレンズ体に、ＬＥＤが実装されたプリント基板を収納し、レンズ体の側周面を取付けねじによって取付板に取付ける照明器具が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００６−１７２８９５号公報（図３）

しかしながら、特許文献１に示されたものでは、基板の取付板への取付け強度が十分であるとは言えず、また、基板の変形を抑制する手段も何ら講じられていない。

本発明は、上記事情に基づきなされたもので、発光素子の使用個数の増加に対応できるとともに、基板の取付け強度を向上し、基板の変形を抑制し得る照明器具を提供することを目的とする。

請求項１に記載の照明器具は、基板取付け用ボス部を有する熱伝導性の本体と；この本体に取付けられ、複数の発光素子が実装された基板と；前記本体に前記基板を介在して取付けられ、発光素子からの光を反射して配光制御する反射体と；反射体側から前記基板取付け用ボス部を介して基板の略中央部を本体に固定する中央固定手段と；本体側から反射体を引き寄せることにより基板の周囲を本体に固定する複数の周囲固定手段と；を具備することを特徴とする。

本発明において、特に指定しない限り用語の定義及び技術的意味は次による。発光素子とは、ＬＥＤや有機ＥＬ等の固体発光素子である。発光素子の実装は、チップ・オン・ボード方式や表面実装方式によって実装するのが好ましいが、本発明の性質上、実装方式は特に限定されない。また、発光素子の実装個数には特段制限はない。本体には、ケースあるいはカバー、放熱部材等と指称されるものが含まれる。また、本体と基板との間には、熱伝導性又は絶縁性を有する緩衝材を配設してもよい。

請求項１に記載の発明によれば、基板の取付け強度を向上し、基板の取付け状態を安定に保つことができるとともに、基板の変形を抑制し得る照明器具を提供することができる。

以下、本発明の実施形態に係る照明器具について図１乃至図６を参照して説明する。図１は、照明器具を示す斜視図、図２は、同分解斜視図、図３は、基板を示す平面図、図４は、反射体を示す平面図、図５は、図４のＡ−Ａ線に沿って断面して示す側面図、図６は、基板の取付け状態を示す要部の断面図である。

図１及び図２において、照明装置として天井埋込形のダウンライト１を示している。ダウンライト１は、熱伝導性の筒状本体２と、この筒状本体２に取付けられた化粧枠３と、同じく筒状本体２に取付けられ、発光素子としてのＬＥＤが実装された基板４と、筒状本体２内に収納された電源回路基板２０を含む電源ユニット５と、反射体６及び反射体６の前方に配設された透光性カバー７とを備えている。なお、透光性カバー７は、白色、半透明又は拡散性を有するものであってもよい。また、筒状本体２の外面には、端子台８が配置されており、化粧枠３には、一対の取付け用板ばね９が装着されている。

筒状本体２は、アルミダイカスト製の熱伝導良好な材料で形成されており、その外面が白色のメラミン樹脂系塗料によって焼付塗装されている。なお、勿論、熱伝導性を担保できれば、他の材料で形成してもよい。筒状本体２には、電源ユニット５が収納されており、電源ユニット５は、２枚の電源回路基板２０ａ、２０ｂと、この電源回路基板２０ａ、２０ｂを取付けるための基板取付板２０ｃとを備えている。この電源回路基板２０には、制御用ＩＣ、トランス、コンデンサ等の電気部品２１が実装されており、上方から筒状本体２内に収納される。その後、上方から蓋２２が被せられ、ねじ止めされて、電源回路基板２０ａ、２０ｂは、筒状本体２内へ密閉状態で収納され、さらに、蓋２２の上から天板２３が取付けられるようになっている。電源回路基板２０は、ＬＥＤが実装された基板４に電気的に接続されており、その電源回路によって発光素子を点灯制御するものである。なお、電源ユニット５は、端子台８に接続されており、端子台８は、商用電源に接続されるようになっている。また、筒状本体２の外面には、縦方向に延びる複数の放熱フィン２ｃが形成されている。

化粧枠３は、ＡＢＳ樹脂で略傘状に形成され、末広がり状の開口端部には、環状のフランジ３ａが形成されており、他端部側は、筒状本体２に取付けられている。加えて、外周面には、一対の取付け用板ばね９が装着されている。

基板４の表面側には、光源となるＬＥＤ１０が表面実装方式で複数個実装されている。基板４は、絶縁材又は金属の略円形の平板からなり、筒状本体２の底壁２ａに形成された基板取付け用ボス部２ｂを介して筒状本体２に取付けられる。また、基板４の材料は、絶縁材とする場合には、放熱特性が比較的良好で、耐久性に優れたセラミック材料又は合成樹脂材料を適用できる。合成樹脂材料を用いる場合には、例えば、ガラスエポキシ樹脂等で形成できる。また、金属製とする場合は、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れた材料を適用するのが好ましい。

図３に示すように、基板４の表面側には、ＬＥＤ１０が表面実装方式で複数個、具体的には中央部に３個、その周囲部に９個の合計１２個が実装されている。基板４は、取付部材としての筒状本体２へ取付けるための複数の取付部位、すなわち、中央部にねじ貫通孔４ａ、周囲に１２０度の間隔を空けて３個のねじ貫通孔４ｂ、４ｃ、４ｄが形成されている。また、中央部のねじ貫通孔４ａとその周囲のねじ貫通孔４ｂ、４ｃ、４ｄとの間には、基板４の熱膨張による伸縮を吸収する熱膨張吸収手段として、中央部を中心とするなだらかな円弧状のスリット４ｓが同心円上に形成されている。つまり、スリット４ｓは、中央部のねじ貫通孔４ａと周囲のねじ貫通孔４ｂ、中央部のねじ貫通孔４ａと周囲のねじ貫通孔４ｃ、中央部のねじ貫通孔４ａと周囲のねじ貫通孔４ｄ、とをそれぞれ結ぶ直線上に、その直線と略直交する方向に形成されている。なお、スリットは、周囲のねじ貫通孔４ｂと４ｃ、４ｃと４ｄ、４ｂと４ｄとをそれぞれ結ぶ直線上に、その直線と略直交する方向に形成してもよい。

以上の構成により、基板４は、詳細を後述するように、ねじ貫通孔４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを介して固定手段により筒状本体２へ取付けられる。この取付け状態において、発光素子の点灯、消灯により、基板４は、熱を受け、また、冷却され、これらのヒートサイクルで膨張、収縮を繰り返し、応力を受ける。しかしながら、熱膨張による図示矢印方向の応力は、スリット４ｓによって吸収することができ、この応力が基板４に作用することを軽減でき、ひいては基板４の反りや変形を抑制することができる。なお、ねじ貫通孔４ａから４ｂ、４ｃ、４ｄ方向以外の放射方向は、自由端になっているため、応力が作用する程度が小さい。

続いて、基板４の表面側には、白色のポリカーボネートやＡＳＡ樹脂等によって形成された反射体６が配設されている。反射体６は、ＬＥＤから放射される光を配光制御し、効率的に照射する機能をなしている。図４及び図５に示すように、反射体６は、円板状をなし、隔壁の稜線部によって複数の投光開口６ａが前記基板４に実装されたＬＥＤ１０と対向して形成されている。反射体６の外周にはリング状に外周縁部６ｂが形成されており、中央部から外周部、すなわち、外周縁部６ｂに向かって、それぞれ約１２０度の間隔を空けて放射状に放射状隔壁６ｃが形成されている。また、中央部から外周縁部６ｂの間には、前記放射状隔壁６ｃを二分するように円形状の内周隔壁６ｄが形成されている。さらに、各放射状隔壁６ｃの間に位置する内周隔壁６ｄの外側壁からは、外周縁部６ｂに向かって、それぞれ２つの分割隔壁６ｅが延出している。

このように構成された反射体６は、各投光開口６ａに対応する各隔壁、すなわち、放射状隔壁６ｃ、内周隔壁６ｄ及び分割隔壁６ｅが形成する反射面６ｆが図５に示すように、略椀状となって、投光開口６ａから稜線部に向かって拡開しており、各投光開口６ａごとに反射面６ｆを構成している。なお、放射状隔壁６ｃと対向する裏面側の外周縁部６ｂ近傍にはリブを形成して３つのねじ穴６ｇが形成されている。さらに、内周隔壁６ｄの内側に位置する３つの各投光開口６ａｉを形成する背面側縁部は、他の投光開口６ａｏを形成する背面側縁部よりも一段低く形成されており、０．５ｍｍ程度の段差Ｓをなしている(図５参照)。

次に、基板４の照明器具への取付けについて図６を参照して説明する。図６に示すように（図示上取付け用板ばね９は省略している。）、筒状本体２の底壁２ａにはボス部２ｂが形成されており、このボス部２ｂに基板４の中央部のねじ貫通孔４ａの部分が重なるように配設されている。また、基板４の表面側には、反射体６の裏面が当接されるようにして配設されている。これら基板４及び反射体６の底壁２ａへの取付けにあたっては、まず、基板４を表面側から中央部のねじ貫通孔４ａを貫通しボス部２ｂにねじ込まれる中央固定手段としての取付けねじ１１によって締付ける。続いて、中央部から離間した周囲を筒状本体２の内側から周囲固定手段としての３本の取付けねじ１２（２本のみを示し、内１本を仮想線で示している。）を底壁２ａ、基板４のねじ貫通孔４ｂ、４ｃ、４ｄを貫通させ、反射体６の裏側から放射状隔壁６ｃと対向した位置のねじ穴６ｇにねじ込み締付ける。このように、基板4を取付けねじ１１によって底壁２ａの位置決めと仮固定を行った後に反射体６の固定と同時に基板４の固定が完了するため組立て作業を容易に行うことができる。

この場合、取付けねじ１２の締付け力は、反射体６の周囲をボス部２ｂを支点として底壁２ａ側へ引っ張る方向に働くので、反射体６は引き寄せられ基板４の中央部の取付けねじ１１と周囲側の取付けねじ１２との締付け力が協働して、基板４を強固に底壁２ａへ取付けることが可能となる。この基板４の取付け状態では、反射体６の投光開口６ａは、基板４の各ＬＥＤ１０と対向配置されるようになっており、また、反射体６の裏面が基板４の表面側に押圧当接され、基板４の表面側は反射体６の裏面に密着するようになる。さらに、内側に位置する投光開口６ａｉには段差Ｓが形成されているので、取付けねじ１２をねじ込む際には、外側に位置する投光開口６ａｏの背面側縁部が先行して基板４の表面側に当接されるようになるため、基板４の表面側と反射体６の裏面との密着性を高めることができる。

また、本体２の底壁２ａにボス部２ｂを設け、基板４と底壁２ａとの間に空間を設けたので基板４の背面側に電子部品等の導電部材を実装することができ、この場合にも基板４を本体２へ強固に固定することができる。さらに、基板４の背面側に配設される導電部材と底壁２ａとの絶縁距離を確保することができるので、絶縁部材を介在させる必要がない。

なお、化粧枠３は、筒状本体２に取付けねじ１３によって取付けられている。そして、フランジ３ａは、天井面Ｃの埋込み穴より大径であり、ダウンライト１が天井面Ｃに設置された状態で埋込み穴の周縁に下方から引っ掛かるようになっている。さらに、化粧枠３の内周側には、開口を覆うアクリル樹脂等からなる透光性のカバー７が設けられており、反射体６の前方に配設されるようになっている。

以上のような構成において、電源ユニット５に通電されると、点灯回路が動作して基板４に電力が供給され、ＬＥＤ１０が発光する。各ＬＥＤ１０から出射された光の多くは直接透光性カバー７を透過して前方に照射され、一部の光は反射体６の各反射面６ｆに反射されて配光制御され透光性カバー７を透過して前方に照射される。一方、これに伴いＬＥＤ１０から発生する熱は、基板４の裏面から筒状本体２のボス部２ｂから底壁２ａへ伝わり、基板４の表面からは、反射体６へ伝わり、さらに、筒状本体２の全体へ伝導され、その伝導過程での放熱を伴いながら放熱される。ここで、基板４は、ＬＥＤ１０から発生する熱で膨張、収縮の繰り返しにより変形する虞があるが、基板４の取付け強度が強固であることと、反射体６の裏面が基板４の表面側に押圧当接されることとが相俟って、基板４の変形を抑制することが可能となる。また、基板４の膨張、収縮の繰り返しによって、基板４の取付け強度が低下する虞もあるが、この場合にも上記固定手段によって強固に取付けられているので、強度低下を防止することが可能となる。加えて、基板４に作用する熱膨張による応力は、スリット４ｓによって吸収することができ、この点においても基板４の反りや変形を抑制することができる。なお、スリット４ｓは、基板４の製造過程におけるリフロー工程においても、熱膨張による変形を抑制する機能を発揮している。

なお、上述の構成において、基板４の裏面と筒状本体２の底壁２ａとの間の空間に緩衝材を配設するようにしてもよい。これにより、仮に、取付けねじ１２の締付け力が基板４に過大に作用しても、基板４に亀裂が生じたり、割れが生じたりする破損を防止できる。さらに、この緩衝材を熱伝導性の材料で構成すれば、基板４の熱を効率的に筒状本体２の底壁２ａ伝導し、放熱することができる。また、底壁２ａにボス部２ｂとは異なる凸部を設け、基板４の一部を支持するように構成してもよい。この場合、ＬＥＤ１０の背面側に対応する底壁２ａの位置に凸部を設け、基板４と凸部を当接又は緩衝材を介して熱的に接続する構成が好ましい。このように構成することにより各ＬＥＤ１０で発生した熱を効果的に本体２側に伝えることができる。

以上のように本実施形態によれば、基板４の筒状本体２への取付け強度を向上し、基板４の取付け状態を安定に保つことができるとともに、基板４の変形を抑制し、基板４の半田部分にクラック等が生じることを軽減できる。

本発明の実施形態に係る照明器具を示す斜視図である。同分解斜視図である。基板を示す平面図である。反射体を示す平面図である。図４のＡ−Ａ線に沿って断面して示す側面図である。基板の取付け状態を示す要部の断面図である。

符号の説明

１・・・照明器具（ダウンライト）、２・・・本体（筒状本体）、
２ｂ・・・基板取付け用ボス、４・・・基板、６・・・反射体、
１０・・・発光素子（ＬＥＤ）、１１・・・中央固定手段（取付けねじ）、
１２・・・周囲固定手段（取付けねじ）

Claims

基板取付け用ボス部を有する熱伝導性の本体と；
この本体に取付けられ、複数の発光素子が実装された基板と；
前記本体に前記基板を介在して取付けられ、発光素子からの光を反射して配光制御する反射体と；
反射体側から前記基板取付け用ボス部を介して基板の略中央部を本体に固定する中央固定手段と；
本体側から反射体を引き寄せることにより基板の周囲を本体に固定する複数の周囲固定手段と；
を具備することを特徴とする照明器具。