JP5138613B2

JP5138613B2 - 照明装置

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Publication number: JP5138613B2
Application number: JP2009006642A
Authority: JP
Inventors: 勝彦藤原; 智秀丸岡; 欣伸石濱
Original assignee: 四変テック株式会社
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2029-01-15
Also published as: JP2010165550A

Description

本発明は、ＬＥＤが実装されたプリント回路基板と、このＬＥＤから発する熱を放熱させるための放熱部材等を備えた照明装置に関する。

従来、例えば工作機械の内部を照明する照明装置として、蛍光灯を内蔵し、装置内部に塵や水が入らない防水防塵構造となっている照明装置が一般的に用いられていた。

この照明装置は光源に蛍光灯を使用しており、蛍光灯の寿命は工作機械本体と比べて短いことから、蛍光灯の交換が必要となる。蛍光灯の蛍光管は、有害物質を含んでいる上に割れやすい。そのため、この照明装置が高所に取り付けられている場合、取替え作業自体が危険な作業となる。

そこで、蛍光灯の代わりにＬＥＤを光源とした照明装置が用いられるようになった。

この照明装置には、箱型のものと円筒状のものがあり、箱型のものは、一つの面を透明とし、この面にＬＥＤの光を通すことから、照射角度が制限される。この照射角度を広げる為には、照明装置自体を大きくしなければならない。

また、箱型のものは、照射角度が制限されることから照射方向が決まってしまい、このため、この照明装置を工作機械内に取り付ける際に、確実に照明光を得る為に、その取り付け位置に応じて取り付け金具を設計しなければならない。

そのため、円筒状のものが好まれる（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１の照明装置は、両端が開口した円筒部を有し、この両端開口は位置決めスリーブにて閉塞されている。この円筒部の内部は密閉された空間となっており、この円筒部の密閉空間に半割した筒状の取り付け基底部が配置されている。この取り付け基底部内部にはその開口面に沿って長方形状の放熱プレートが設けられており、この放熱プレートの両側縁部は取り付け基底部の内壁面に支持されている。そして、放熱プレートの上面にプリント回路基板が接合されており、このプリント回路基板にはＬＥＤが実装されている。また、取り付け基底部の上部に半割状の回折格子を設け、ＬＥＤから発した照明光を広げている。

実用新案登録第３１２１８９４号公報

しかしながら、特許文献１の円筒状の照明装置は、照明装置内部の構造が複雑でＬＥＤの交換が容易に出来ない上に、ＬＥＤ交換のために一度解体すると再度組み付ける際に正しく組み付けることが容易ではなく装置内部の気密性が損なわれてしまう問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ＬＥＤの交換が容易で、この交換によって再度組み付けても装置内部の気密性を損ねることがない照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、プリント回路基板と、このプリント回路基板に実装された発光手段と、前記プリント回路基板および前記発光手段を内部に配置し両端が開口した透光性の円筒状ケースと、この円筒状ケースの両端開口を塞いでその内部を密閉する為の一対の蓋部材と、前記発光手段の発する熱を放熱させるための放熱板と、円筒状ケースの両端と前記一対の蓋部材との間に介在されるパッキンを備え、前記放熱板を前記プリント回路基板に接合させた照明装置であって、
前記放熱板の一端に前記蓋部材の一方の裏面と面接触する当接板部を設け、
前記蓋部材の他方の裏面に溝を形成し、前記放熱板の他端をこの溝に挿入させ、
この円筒状ケースの一方の蓋部材と他方の蓋部材とを締結手段により締結して、前記一対の蓋部材で円筒状ケースの両端開口を密閉したことを特徴とする。

この発明によれば、ＬＥＤの交換が容易で、この交換によって再度組み付けても装置内部の気密性を損ねることがない。

実施例１の照明装置の斜視図である。図１のＫ−Ｋ線に沿う照明装置の断面図である。実施例１の照明装置の分解斜視図である。（ａ）図３のＭ１‐Ｍ１線に沿う端部金属部材２１の断面図である。（ｂ）図３のＭ２‐Ｍ２線に沿う端部金属部材２１の断面図である。（ａ）端部金属部材２１の正面図である。（ｂ）端部金属部材２１の背面図である。（ａ）図３のＬ１‐Ｌ１線に沿う端部金属部材２２の断面図である。（ｂ）図３のＬ２‐Ｌ２線に沿う端部金属部材２２の断面図である。（ａ）端部金属部材２２の正面図である。（ｂ）端部金属部材２２の背面図である。実施例１の照明装置の断面を示す図である。実施例２の照明装置２００を示す。実施例２の（ａ）端部金属部材２１０および（ｂ）端部金属部材２２０を示す斜視図である。実施例３の照明装置３００を示す。実施例３の（ａ）端部金属部材２１１および（ｂ）端部金属部材２２１を示す斜視図である。

以下、本発明の照明装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例３に基づいて説明する。

まず、本発明に係る実施例１の照明装置の構成を説明する。

実施例１の照明装置１００は、図１乃至図３に示すように、プリント回路基板１４と、このプリント回路基板１４に実装される高輝度ＬＥＤ（発光手段）１４ｃ，・・・と、この高輝度ＬＥＤ１４ｃ，・・・から発する熱を放熱させるための放熱板１１と、両端が開口した円筒状ケース１０と、この円筒状ケース１０の両端１０ａ，１０ｂの開口を塞いで内部を密閉する一対の端部金属部材（蓋部材）２１，２２と、円筒状ケース１０の両端と一対の端部金属部材との間に介在されるパッキン２０，２０と、一対の端部金属部材２１，２２を締結する全ネジ部材１３，１３，防水用の座金ｚｋ，・・・およびナットＮ１，・・・等を有している。全ネジ部材１３、防水用の座金ｚｋおよびナットＮ１で締結部材を構成する。

プリント回路基板１４の長手方向の長さは、円筒状ケース１０のそれより短く設定され、その巾は円筒状ケース１０の内径よりやや小さく設定されている。

また、プリント回路基板１４には、複数のネジ穴１４ｆ，・・・が所定の間隔で形成されている。また、プリント回路基板１４には、複数の高輝度ＬＥＤ１４ｃ，・・・が所定の間隔で実装されている。

プリント回路基板１４の長手方向左端（図３において）には電源用ケーブルのコネクタ１４ｅが設けられている。

放熱板１１は、アルミや鉄等の金属製で、長方状の平板部１１ａと、その一端に一体形成された円板状の当接板部１１ｃとを有している。平板部１１ａは、長手方向の長さが円筒状ケース１０より長く設定され、その巾がプリント回路基板１４のそれと略同一に設定されている。

この放熱板１１には、プリント回路基板１４の複数のネジ穴１４ｆに対応する箇所にネジ穴１１ｂ，・・・が形成されている。また、放熱板１１の当接板部１１ｃには、ネジ穴１１ｅ，・・・が形成されている。

全ネジ部材１３は、ステンレス製で、断面が円形の棒状を呈している。また、その両端側には雄ネジ１３ｂ，１３ｂが切られている。

端部金属部材２１は、アルミまたは鉄などの金属製であり、図３、図４および図５に示すように、円筒状ケース１０の開口を塞ぐ円形の蓋部２１ａを有している。また、端部金属部材２１の右側面２１ｄに環状溝２１ｅが形成されている。

環状溝２１ｅの内径は、円筒状ケース１０の内径と略同一に設定されている。環状溝２１ｅの外径は、円筒状ケース１０の外径と略同一に設定されている。環状溝２１ｅ内には、図３に示すパッキン２０が設けられている（図２参照）。

また、蓋部２１ａの右側面２１ｄ（図４において）の環状溝２１ｅより内側の部分には、蓋部２１ａを貫通し全ネジ１３と略同一径の貫通穴２１ｆ，２１ｆが形成されている。

さらに、右側面２１ｄ（図４において）において、この貫通穴２１ｆ，２１ｆの内側には、放熱板１１の端部１１ｄ（図２において左側）が嵌合する溝２１ｇが形成されている。また、この蓋部２１ａには後述するプラグ用取付金具１６差込み用の貫通穴２１ｈが形成されている。

端部金属部材２２は、アルミや鉄等の金属製であり、図３、図６および図７に示すように、円筒状ケース１０の開口１０ｂを塞ぐ円形の蓋部２２ａを有している。

この端部金属部材２２の左側面２２ｄ（図６において）には環状溝２２ｅが形成されている。環状溝２２ｅの内径は、円筒状ケース１０の内径と略同一に設定されている。環状溝２２ｅの外径は、円筒状ケース１０の外径と略同一に設定されている。環状溝２２ｅ内には、図３に示すパッキン２０が設けられている（図２参照）。

また、蓋部２２ａの左側面２２ｄにおいて環状溝２２ｅより内側の部分に蓋部２２ａを貫通し全ネジ１３と略同一径の貫通穴２２ｆ，２２ｆが形成されている。

さらに、左側面２２ｄ（図６において）において、環状溝２２ｅの内側には、放熱板１１の当接板部１１ｃのネジ穴１１ｅ，・・・に一致するネジ穴２２ｇ，・・・が形成されている。

プラグ用取付金具１６は、図３に示すように、端部金属部材２１の貫通穴２１ｈに嵌合する小径の嵌合部１６ａを有している。また、プラグ用取付金具１６には、電源供給用ケーブル１７を通す貫通穴１６ｃが形成されている。

また、上述した座金ｚｋは、端部金属部材２１，２２および全ネジ部材１３の雄ネジ１３ｂの双方、つまり金属製の部材に対して接触して防水性を発揮するタイプのものである。

上述したように、放熱板１１、全ネジ部材１３、および、端部金属部材２１，２２は、ステンレス、アルミや鉄等の金属製であるが、熱伝導性が高く成形性を有していれば上記材質に限られない。

次に本実施例の照明装置の組付けを図３を参照しながら説明する。

プリント回路基板１４の下面１４ｂを放熱板１１の平板部１１ａの上面１１ｇに接合させてネジ止めする。放熱板１１の当接板部１１ｃのネジ穴１１ｅ，１１ｅを端部金属部材２２のネジ穴２２ｇ，・・・に一致させ、当接板部１１ｃを端部金属部材２２の左側面２２ｄに接合させてネジＮにてネジ止めする。
全ネジ部材１３，１３の一方の雄ネジ１３ｂ，１３ｂを、端部金属部材２２の貫通穴２２ｆ，２２ｆに差し込んで、全ネジ部材１３，１３の雄ネジ１３ｂの部分を端部金属部材２２の右側面２２ｃから突出させる。そして突出した雄ネジ１３ｂ，１３ｂに防水用の座金ｚｋ，ｚｋを通してナットＮ１，Ｎ１を螺合させる。

次に、図１乃至図３に示すように、全ネジ部材１３，１３、放熱板１１およびプリント回路基板１４を円筒状ケース１０内に挿入する。そして、円筒状ケース１０の一端１０ｂをパッキン２０が装着された端部金属部材２２の環状溝２２ｅに挿入して円筒状ケース１０の一端１０ｂをパッキン２０に当接させる。そして、放熱部材１１の端部１１ｄ（図２において左側）と全ネジ部材１３の雄ネジ１３ｂ（図２において左側）が円筒状ケース１０の他端１０ａの開口から突出する。

この後、プラグ用取付金具１６の嵌合部１６ａを端部金属部材２１の貫通穴２１ｈに取り付け、給電線１７をプラグ用取付金具１６の貫通穴１６ｃ、端部金属部材２１の貫通穴２１ｈに通してコネクタ１４ｅに接続する。

円筒状ケース１０の他端１０ａの開口から突出した放熱板１１の端部（図２において左側）を端部金属部材２１の溝２１ｇに挿入させるとともに全ネジ部材１３，１３の雄ネジ１３ｂ，１３ｂ（図２において左側）を端部金属部材２１の貫通穴２１ｆ，２１ｆに差し込んで、端部金属部材２１の左側面２１ｃからそれぞれ突出させる。突出した雄ネジ１３ｂ，１３ｂに防水用の座金ｚｋ，ｚｋを通してナットＮ１，Ｎ１を螺合させ締め付ける。このとき、座金ｚｋのパッキンが全ネジ１３の雄ネジ部分に食い込む。
ナットＮ１，Ｎ１の締め付けにより、全ネジ部材１３，１３を介して端部金属部材２１，２２が互いに締結され、円筒状ケース１０の両端１０ａ，１０ｂがパッキン２０，２０に密着するとともに端部金属部材２１，２２の貫通穴２１ｆ，２１ｆ，２２ｆ，２２ｆが座金ｚｋ，・・・により閉じられて円筒状ケース１０の内部が密閉される。また、全ネジ部材１３，１３が放熱板１１の左右両側面に当接する（図５参照）。

また、ナットＮ１，Ｎ１の締め付けにより、放熱板１１が端部金属部材２１，２２の間に挟持されるとともに、放熱板１１の他端１１ｄ（図２において左側）の端面が溝２１ｇに入り込んでいく。パッキン２０，２０が適度に押圧されるようにナットＮ１の締め付けを調節する。

図２に示すように、この照明装置１００の組み付けが完了したらこの照明装置１００を、不図示の環状金具によって工作機械内部の所定位置に例えば内壁に円筒ケース１０の軸線が鉛直方向に沿った方向となるように取り付ける。

次に本実施例の照明装置１００の作用を図１および図２を参照しながら説明する。
この照明装置１００によれば、端部金属部材２１，２２から突出した各全ネジ部材１３の雄ネジ１３ｂ，１３ｂにナットＮ１，Ｎ１を螺合させて締めるだけで円筒状ケース１０内部を端部金属部材２１，２２で容易に且つ確実に密閉することができる。
照明装置１００を組み付けた状態で、端部１１ｄと溝２１ｇの奥壁（底部）との間に隙間が生じるようにしたため、照明装置１００の製造誤差をこの隙間により吸収できる。
さらに上記の隙間へ放熱板１１の他端１１ｄが入り込むことが可能であるので、パッキン２０，２０に最適な面圧となるようにナットＮ１の締め付け程度を自由に変更することができる。また、最適な面圧となるように締め付けることで照明装置１００の防水性の確保、ならびに円筒状ケース１０と放熱板１１の熱膨張率の違いによる破損を防止することができる。
また、全ネジ部材１３とナットＮ１，Ｎ１とで端部金属部材２１，２２により円筒状ケース１０内を密閉するものであるからその密閉構造が至って簡単である。
放熱板１１の左右両側に全ネジ部材１３が隣接配置されている（図８参照）ので、放熱板１１の振動が防止される。すなわち、プリント回路基板１４の左右方向の振動が防止される。
放熱板１１の下面１１ｂに別のプリント回路基板１４を設けることに拠り、上下両方向（図８において）の照明も可能となる。
また、高輝度ＬＥＤ１４ｃの交換の際には、最初にプラグ用取付金具１６をその嵌合部１６ａから取り外す。これによって、プラグ用取付金具１６の貫通穴１６ｃの内面のパッキンが緩み、給電線１７のケーブルに対して端部金属部材２１が移動可能となるので、端部金属部材２１側のナットＮ１，Ｎ１を外して円筒状ケース１０から端部金属部材２１を外し、給電線１７をプリント回路基板１４のコネクタ１４ｅから外す。
次に、円筒状ケース１０の右端部（図２において）から金属管部材２２を取り外すとともにプリント回路基板１４を放熱板１１および全ネジ部材１３，１３とともに円筒状ケース１０から引き出す。
そして、高輝度ＬＥＤ１４ｃを交換する。このように、プラグ用取付金具１６やナットＮ１，Ｎ１を取り外して円筒状ケース１０からプリント回路基板１４、放熱板１１、全ネジ部材１３を引き出せば高輝度ＬＥＤ１４ｃの交換ができるので、その交換作業は簡単に行うことができる。
その後、高輝度ＬＥＤ１４ｃを交換した後に上述のように組み付ければ、円筒状ケース１０内部を確実に密閉することができ、高輝度ＬＥＤ１４ｃの交換の際の再度の組み付けによって円筒状ケース１０内の密閉が損なわれることがない。ここで、座金ｚｋのパッキンは不可逆的に変形して初期の形状を維持していないので座金ｚｋは再使用せずに交換する。

また、高輝度ＬＥＤ１４ｃの点灯時には放熱に関して以下のような作用と効果が得られる。

まず、高輝度ＬＥＤ１４ｃを点灯すると、高輝度ＬＥＤ１４ｃからの熱が発生し、この熱がプリント回路基板１４に伝わり、プリント回路基板１４の温度が上昇する。

プリント回路基板１４の下面１４ｂは放熱板１１の上面１１ｇと接合しているので、プリント回路基板１４の熱は、放熱板１１の平板部１１ａを介して放熱板１１の当接板部１１ｃ、端部１１ｄ（図２において左側）および全ネジ部材１３，１３に伝わり、端部金属部材２１，２２に伝わる。

放熱板１１の接合板部１１ｃが端部金属管２２の左側面２２ｄに接しているので、放熱板１１から端部金属部材２２に熱が効率良く放熱される。

また、締結部材である全ネジ部材１３が放熱部材の役割も果たすので放熱効率が高まる。

このため、高輝度ＬＥＤ１４ｃ、プリント回路基板１４および他の電子部品等の温度上昇を抑えることができる。

照明装置２００は、図９および１０に示すように、円筒状ケース１０の軸線に沿って屈曲形成された３つの平板部１４０ｆ，１４０ｇ，１４０ｈ（３つの回路基板）を有するプリント回路基板１４０と、円筒状ケース１０の軸線に沿って複数の平面部１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃを形成してプリント回路基板１４０の平板部１４０ｆ，１４０ｇ，１４０ｈの裏面に接合させた放熱部材１１０と、放熱部材１１０の両端を保持する端部金属部材２１０，２２０等を有している。

プリント回路基板１４０の平板部１４０ｆ，１４０ｇ，１４０ｈの表面には高輝度ＬＥＤ１４ｃ，・・・が実装され、各平板部１４０ｆ，１４０ｇ，１４０ｈはそれぞれ異なる外側方向に向けられている。端部金属部材２２０の左側面２２０ｄには、全ネジ部材１３を通す為の貫通穴２２０ｆとネジ穴２２０ｚ，・・・が形成されている。

端部金属部材２１０の右側面２１０ｄには、放熱部材１１０の断面形状の凹部２１０Ｋが形成され、その底面には、全ネジ１３を通すための貫通穴２１０ｆが形成されている。

放熱部材１１０は、断面が六角形の長尺状に形成され、その長尺方向の長さが円筒ケース１０のそれより長く設定され、全ネジ部材１３を通すための貫通穴１１０ｅが形成されている。

この放熱部材１１０の一端にはフランジ１１０ｚが設けられており、このフランジ１１０ｚにはネジ穴（不図示）が形成されている。この放熱部材１１０は、端部金属部材２２０の左側面２２０ｄにネジ固定されている。

これによりフランジ１１０ｚの外側面が端部金属部材２２０の左側面２２０ｄに当接している。また、放熱部材１１０の他端部は、端部金属部材２１０の凹部２１０ｋにその奥壁（底壁）と隙間が開いた状態で嵌合されている。

この嵌合により、端部金属部材２１０の凹部２１０ｋの貫通穴２１０ｆ、放熱部材１１０の貫通穴１１０ｅおよび端部金属部材２２０の貫通穴２２０ｆが一致し、この一致した穴に全ネジ１３が貫装される。

なお、実施例１と同一の部材には同一符号を付してその説明を省略する。

この実施例２の照明装置２００に拠れば、照明装置２００を組み付けた際に、放熱板１１０の他端面と端部金属部材２１０の凹部２１０ｋ（不図示）の底壁との間に隙間が生じるので、実施例１と同様に、パッキン２０，２０に最適な面圧となるようにナットＮ１の締め付けの程度を調整することができる。

締結部材としての全ネジ部材１３が１本であるので、実施例１のものに比べて密閉構造が簡単で、円筒状ケース１０内の密閉性が損なわれる虞が少なくなるとともに交換作業がより一層容易となる。

プリント回路基板１４０の平板部１４０ｆ，１４０ｇ，１４０ｈが、それぞれ異なる外側方向に向けられているので、広範囲に亘って照明することができる。

実施例３の照明装置３００は、図１１および１２に示すように、略同一形状のプリント回路基板８枚を円筒状ケース１０の軸線方向に沿って配置して両端が開口した８角形の筒状に形成されたプリント回路基板１４１と、両端が開口した８角形の筒状に形成されこのプリント回路基板１４１の内側面（裏面）１４１ｄに当接された放熱部材１１１と、放熱部材１１１の両端を保持する端部金属部材２１１，２２１等を有している。

プリント回路基板１４１の各外表面１４１ｃには、プリント回路基板１４１の長手方向に沿って所定間隔で高輝度ＬＥＤ１４ｃ，・・・が実装され、各外表面１４１ｃは、それぞれ異なる外側方向へ向けられている。

端部金属部材２２１の左側面２２１ｄには、全ネジ部材１３を通すための貫通穴２２１ｆとネジ穴２２１ｚ，・・・が形成されている。

端部金属部材２１１の右側面２１１ｄには、放熱部材１１１の断面形状の凹部２１１Ｋが形成され、その底面には、全ネジ１３を通すための貫通穴２１１ｆが形成されている。

放熱部材１１１は、その長尺方向の長さが円筒ケース１０のそれより長く設定されている。また、この放熱部材１１１の一端にはフランジ１１１ｚ，１１１ｚが設けられており、このフランジ１１１ｚにはネジ穴（不図示）が形成されている。

この放熱部材１１１は、端部金属部材２２１の左側面２２１ｄにネジ固定されている。これにより放熱部材１１１のフランジ１１１ｚの外側面が端部金属部材２２１の左側面２２１ｄに当接している。

また、放熱部材１１１の他端部は端部金属部材２１１の環状凹部２１１ｋにその奥壁（底壁）と隙間が開いた状態で嵌合されている。

なお、実施例１，２と同一の部材には同一符号を付してその説明を省略する。

この実施例３の照明装置３００によれば、プリント回路基板１４１の各外表面１４１ｃがそれぞれ異なる外側方向へ向けられているので、さらに広範囲（３６０°の範囲）に亘って照明することができる。

八角径の筒状に屈曲形成されたプリント回路基板１４１の各平板部に高輝度ＬＥＤ１４ｃ，・・・が実装されているので、各高輝度ＬＥＤ１４ｃの照射方向が円筒状ケース１０の内周壁１０ｄに向かい、高輝度ＬＥＤ１４ｃ，・・・から発した光束は、円筒状ケース１０を通過する際に、通過する部分における円筒状ケース１０の接線に略垂直となるように通過（入射）するので、円筒状ケース１０により光が回折されにくい。このため、高輝度ＬＥＤ１４ｃから発した光が円筒状ケース１０で分散されない。

また、実施例１、２と同様に、照明装置３００を組み付けた際に、放熱板１１１の一端面と端部金属部材２１１の凹部２１１ｋ（不図示）の底壁との間に隙間が生じるので、実施例１、２と同様に、パッキン２０，２０に最適な面圧となるようにナットＮ１の締め付けの程度を調整することができる。

実施例１〜実施例３では、円筒状の照明装置に対し多角形状の放熱部材を適用する例を示したが、発熱体を内包した密閉構造を有する装置であって、密閉構造の壁の一部を構成する放熱部材を装置内部に設置できる装置であれば他の装置でも適用できる。

１４プリント回路基板
１４ｃ高輝度ＬＥＤ（発光手段）
１０円筒状ケース
１０ａ，１０ｂ両端
２１，２２端部金属部材（蓋部材）
１００照明装置
１３全ネジ部材（締結手段）

Claims

プリント回路基板と、このプリント回路基板に実装された発光手段と、前記プリント回路基板および前記発光手段を内部に配置し両端が開口した透光性の円筒状ケースと、この円筒状ケースの両端開口を塞いでその内部を密閉する為の一対の蓋部材と、前記発光手段の発する熱を放熱させるための放熱板と、円筒状ケースの両端と前記一対の蓋部材との間に介在されるパッキンを備え、前記放熱板を前記プリント回路基板に接合させた照明装置であって、
前記放熱板の一端に前記蓋部材の一方の裏面と面接触する当接板部を設け、
前記蓋部材の他方の裏面に溝を形成し、前記放熱板の他端をこの溝に挿入させ、
この円筒状ケースの一方の蓋部材と他方の蓋部材とを締結手段により締結して、前記一対の蓋部材で円筒状ケースの両端開口を密閉したことを特徴とする照明装置。