JP5352148B2 - 照明ユニット - Google Patents

Description

本発明は、屋外等の防水性が求められる環境で使用される照明ユニットに関するものである。

近年、発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と略す）等の発光素子を光源とする照明ユニットが、省エネルギかつ長寿命である利点を活かして、広範囲の分野に普及し始めている。ＬＥＤを発光素子として用いる照明ユニットは、大基板に複数個のＬＥＤを実装することによって必要な光束を得ている。この照明ユニットでは、数多くのＬＥＤを同一基板上に実装する為、ＬＥＤの発熱によって発光素子の温度が上昇する。そのため、ＬＥＤの熱を放熱するために、熱伝導率の良い金属製の基板を用いる等の放熱対策が必要であった。また、ＬＥＤを発光素子として用いる照明ユニットは、ＬＥＤが実装された基板のみでは、屋外で使用することができず、基板全体を筐体で覆いＬＥＤに水が接触しない様にする必要があった。基板を筐体に当てて熱分散を行う事も可能であったが、筐体を大きくする必要があった。

そこで、放熱性や防水性を考慮して、各種の照明ユニットが提案されている。例えば、特許文献１には、背面が開口した透明な箱型ケースに、表側にＬＥＤを、背面側に放熱体を収容し、箱型ケースの開口部から充填材を注入して、箱型ケースと放熱部材の隙間に充填材を充填した構造を有する照明ユニットが開示されている。

また、特許文献２には、基板と、その基板に搭載されたＬＥＤとに耐湿性コーティングを施し、この基板とＬＥＤを内部に収容した本体を取付枠に収納し、さらに、取付枠に光透過性のカバーを係合させ、カバーおよび本体の長手方向の端部にキャップを嵌装した構造を有する照明器具が開示されている。

また、特許文献３には、前面側に発光素子と反射部材を配設した伝熱部材と、伝熱部材の背面側を支持するとともに、外側に冷却用フィンを有するハウジングと、発光素子、反射部材、発光素子の前面に配設されたレンズおよび伝熱部材の前面側を覆うために、ハウジングに嵌装されたカバーとを有する照明装置が開示されている。この照明装置では、ハウジングの外周端に設けられた溝に、カバーの外周端縁が嵌挿されている。

さらに、特許文献４には、放熱ケースの内側空間に、発光素子が実装された基板と、発光素子を内側に収容し、発光素子から発光した光の出射方向を制御するための制光体（レンズ）とを配設した構造を有する発光装置が開示されている。
特開２００５−３０２４８３号公報 特開２００７−２２７２１０号公報 特開２００７−２３４４６２号公報 特開２００５−０６４１４５号公報

しかしながら、発光素子を光源とする従来の照明ユニットや照明装置は、放熱性および防水性共に不十分であり、特に、防水対策が不十分であるため、屋外使用時に照明ユニット内部に水が侵入して、最悪の場合、発光素子が発光せず不灯に至ってしまう場合があった。例えば、特許文献１に開示されている照明ユニットでは、光源からの熱によって、放熱部材と充填剤との界面で剥離が発生して防水性が悪化するなどの虞があり、屋外用照明としては信頼性に欠けるものである。

また、特許文献２に開示されている照明器具は、基板と、その基板に搭載されたＬＥＤとに耐湿性コーティングを施してあるため、基板およびＬＥＤについては防水性を期待できる。しかし、基板とＬＥＤを収容した本体を収納する取付枠、さらに取付枠に係合させた光透過性のカバー、カバーおよび本体の長手方向の端部に嵌装したキャップ等について、各部材の接合部の防水性を考慮することは、何ら記載されていない。そのため、各部材の接合部から水が侵入する虞がある。また、光源からの熱によって、各部材の熱膨張率の相違に起因する伸縮量の差によって、接合部に隙間が生じて防水性が悪化する虞がある。

また、特許文献３に開示された照明装置では、ハウジングの外側に設けられた冷却用フィンによって、そのハウジングによって支持された伝熱部材に配置された発光素子で発生する熱を放熱することが可能である。しかし、この照明装置について、特許文献４には、防水性について何も記載されておらず、伝熱部材とハウジングとの接合部における防水性に関して考慮されていない。例えば、発光素子の発光に伴って発生する熱によって、伝熱部材とハウジングとの間の伸縮量の差によって生じる応力を緩和することができず、両者の接合部に隙間が生じ、防水性の悪化の原因となる虞がある。

さらに、特許文献４に開示された発光装置についても、防止性について何も記載されていない。そして、特許文献４の発光装置では、放熱ケースがレンズの外側を覆っている点が記載されているが、防水性について何ら考慮されていない。

そこで、本発明の課題は、防水性に優れ、屋外で使用可能な高い信頼性を有する照明ユニットを提供することにある。

前記課題を解決するため、請求項１に係る発明の照明ユニットは、前面に発光素子を配設した基板と、前記基板の前面側に配置され、前記発光素子を覆うように設けられた光学部材と、前記基板の後面側に配置され、前記基板を実装する基板実装面を有し、前記光学部材と合わせて筐体を構成する放熱ケース部材と、を備える照明ユニットであって、前記基板の周縁を囲むように、前記放熱ケース部材の前面側の外周縁に溝部が形成され、前記光学部材の外周側に設けられた外周側壁部が前記溝部に挿入され、前記溝部の内側面と前記光学部材の外周側壁部の間の隙間に封止材料が充填されてなる防水接合部を有し、前記溝部は、前記放熱ケース部材の長手方向の溝幅が、短手方向の溝幅よりも広くなるように形成されていることを特徴とする。
本発明において、「前面側」とは、照明ユニットから光が照射される側を言い、「後面側」とは、光が照射される側の反対側を言う。

この照明ユニットでは、基板の周縁を囲むように放熱ケース部材の前面側の外周縁に形成された溝部の内側面と、溝部に挿入された光学部材の外周側壁部との間の隙間に封止材料が充填されてなる防水接合部を有する構成によって、優れた防水性を得ることができる。特に、発光素子から伝わる熱に起因する封止材料の剥離を抑制して、優れた防水性を維持することができる。また、この照明ユニットでは、放熱ケース部材の長手方向の溝幅が、短手方向の溝幅よりも広くなるように形成されていることによって、高温または低温の環境下で放熱ケース部材や光学部材が伸縮する際に、長手方向が短手方向よりも放熱ケース部材と光学部材の伸縮量の差が大きくなることに起因して生じる応力を緩和して、防水接合部における封止材料と放熱ケース部材または光学部材の剥離を防止して、防水性を向上させることができる。

請求項２に係る発明は、前面に発光素子を配設した基板と、前記基板の前面側に配置され、前記発光素子を覆うように設けられた光学部材と、前記基板の後面側に配置され、前記基板を実装する基板実装面を有し、前記光学部材と合わせて筐体を構成する放熱ケース部材と、を備える照明ユニットであって、前記基板の周縁を囲むように、前記放熱ケース部材の前面側の外周縁に溝部が形成され、前記光学部材の外周側に設けられた外周側壁部が前記溝部に挿入され、前記溝部の内側面と前記光学部材の外周側壁部の間の隙間に封止材料が充填されてなる防水接合部を有し、前記放熱ケース部材は、前記基板実装面と反対側の面に断面略山形状の放熱用突条部が設けられていることを特徴とする。

この照明ユニットでは、発光素子から放熱ケース部材に伝わる熱が、基板実装面と反対側の面に設けられた断面略山形状の放熱用突条部において同心円状に広がり、放熱ケース部材の基板実装側と反対側の表面温度を均一にすることができる。そのため、放熱ケース部材の表面から効率良く空気中に放熱可能となり、その結果、発光素子の温度を低減することも可能となる。

請求項３に係る発明は、前面に発光素子を配設した基板と、前記基板の前面側に配置され、前記発光素子を覆うように設けられた光学部材と、前記基板の後面側に配置され、前記基板を実装する基板実装面を有し、前記光学部材と合わせて筐体を構成する放熱ケース部材と、を備える照明ユニットであって、前記基板の周縁を囲むように、前記放熱ケース部材の前面側の外周縁に溝部が形成され、前記光学部材の外周側に設けられた外周側壁部が前記溝部に挿入され、前記溝部の内側面と前記光学部材の外周側壁部の間の隙間に封止材料が充填されてなる防水接合部を有し、前記放熱ケース部材は、電力供給用ケーブルのケーブル取出部を有し、前記電力供給用ケーブルは、前記ケーブル取出部に形成されたケーブル孔に嵌められたケーブル保護部材を挿通して外部に取り出され、前記放熱ケース部材は、前記ケーブル保護部材が前記ケーブル取出部から外れないように前記ケーブル取出部を覆って前記ケーブル保護部材を係止する離脱防止用カバーを有することを特徴とする。

この照明ユニットでは、電力供給用ケーブルが、ケーブル取出部に形成されたケーブル孔に嵌められた弾性材料からなるケーブル保護部材を挿通して外部に取り出されている構成によって、ケーブル取出部から照明ユニットの内部への水の浸入を防止し、防水性を向上させることができる。また、この照明ユニットでは、ケーブル保護部材がケーブル取出部から外れないようにケーブル取出部を覆ってケーブル保護部材を係止する離脱防止用カバーによって、ケーブル取出部から照明ユニットの内部への水の浸入を防止し、防水性を向上させることができる。

請求項４に係る発明は、前記照明ユニットにおいて、前記放熱ケース部材の溝部の内面と、前記光学部材の外周側壁部とは、前記防水接合部において、離間していることを特徴とする。

この照明ユニットでは、放熱ケース部材の溝部の内面と、光学部材の外周側壁部とが、防水接合部において、離間している構成によって、優れた防水性を得ることができる。特に、溝部の内面と、光学部材の外周側壁部とが、防水接合部において、離間しているため、放熱ケース部材から光学部材に熱が伝わり難く、光学部材の温度が部分的に高くならないため、熱膨張等が抑制されて優れた防水性を得ることができる。

請求項５に係る発明は、前記照明ユニットにおいて、前記放熱ケース部材は、前記溝部が形成されている部位の断面が、前記基板実装面を有する部位の断面よりも幅が狭くなるように形成されていることを特徴とする。

この照明ユニットでは、溝部が形成されている部位の断面が、基板実装面を有する部位の断面よりも幅が狭くなるように形成されていることによって、放熱ケース部材の基板実装面を有する部位から溝部が周設されている部位への伝熱が抑制され、溝部に熱が伝わり難い。これによって、光学部材が熱により変形、例えば、反ることを抑制し、防水性能を向上させることができる。

請求項６に係る発明は、前記照明ユニットにおいて、前記放熱ケース部材は、前記放熱用突条部の頂部に突出して設けられたリブを有することを特徴とする。

この照明ユニットでは、放熱用突条部の頂部にリブが突出して設けられたことにより、照明ユニットを照射方向（下方向）に向けた場合、リブが上方に突出し、封止材料を充填した放熱ケース部材の溝部が下方に向くことになる。これによって、ゴミや雨水が照明ユニットの外表面に溜まらず、照明ユニットの表面からの放熱の悪化を防止できる。また、上方に突出したリブによって、鳥が照明ユニットに止まることを防止する効果もある。

請求項７に係る発明は、前記照明ユニットにおいて、前記放熱ケース部材を平面視して、前記光学部材の外形が、前記放熱ケース部材の外形より小さく、かつ前記光学部材が、前記放熱ケース部材の前記溝部の内側に収まるように配置されていることを特徴とする。

この照明ユニットでは、照明ユニットを照射方向（下方向）に向けた場合、放熱ケース部材を平面視して、光学部材の外形が、放熱ケース部材の外形より小さく、かつ光学部材が、放熱ケース部材の溝部の内側に収まるように配置されていることによって、光学部材にゴミや雨水が溜まらないようにすることができる。

請求項８に係る発明は、前記照明ユニットにおいて、前記放熱ケース部材は、電力供給用ケーブルのケーブル取出部を有し、前記電力供給用ケーブルは、前記ケーブル取出部に形成されたケーブル孔に嵌められたケーブル保護部材を挿通して外部に取り出されていることを特徴とする。

この照明ユニットでは、電力供給用ケーブルが、ケーブル取出部に形成されたケーブル孔に嵌められた弾性材料からなるケーブル保護部材を挿通して外部に取り出されている構成によって、ケーブル取出部から照明ユニットの内部への水の浸入を防止し、防水性を向上させることができる。

請求項９に係る発明は、前記放熱ケース部材は、前記電力供給用ケーブルを曲がった状態で係止するケーブル係止用リブを前記ケーブル取出部に有し、前記ケーブル係止用リブは、前記離脱防止用カバーで覆われていることを特徴とする。

この照明ユニットでは、電力供給用ケーブルが曲がった状態で放熱ケース部材のケーブル係止用リブに係止されることによって、照明ユニットの組立時に電力供給用ケーブルに加わる引張り応力を緩和して、引張り応力によるケーブル保護部材の変形を防止し、防水性の向上を可能とする。

請求項１０に係る発明は、請求項２，３において、前記溝部が、前記放熱ケース部材の長手方向の溝幅が、短手方向の溝幅よりも広くなるように形成されていることを特徴とする。

この照明ユニットでは、放熱ケース部材の長手方向の溝幅が、短手方向の溝幅よりも広くなるように形成されていることによって、高温または低温の環境下で放熱ケース部材や光学部材が伸縮する際に、長手方向が短手方向よりも放熱ケース部材と光学部材の伸縮量の差が大きくなることに起因して生じる応力を緩和して、防水接合部における封止材料と放熱ケース部材または光学部材の剥離を防止して、防水性を向上させることができる。

本発明の照明ユニットは、防水性に優れ、屋外で使用可能な高い信頼性を有するものである。そのため、本発明の照明ユニットは、照明ユニットを筐体で覆わずに灯具にすることができ、また、複数個の照明ユニットを使用しても放熱性の優れたＬＥＤ照明用灯具を構成することが可能となる。

以下、本発明の照明ユニットについて、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る照明ユニット１の主要構成部材を示す分解斜視図、図２（ａ）および（ｂ）は、照明ユニット１を後面側および前面側から見た斜視図、図３（ａ）は、図２（ａ）に示すＡ−Ａ´線矢視断面を示す図、図３（ｂ）は、図２（ａ）に示すＢ−Ｂ´線矢視断面図、図４は、図２（ａ）に示すＣ−Ｃ´線矢視断面図、図５は、照明ユニット１のケーブル取出部１２を示す斜視図、図６は、図５に示すＤ−Ｄ´線矢視断面図、図７は、離脱防止用カバー１５を取り外したケーブル取出部１２を示す斜視図である。

本発明の実施形態に係る照明ユニット１は、図１に示すとおり、前面に複数の発光素子２を配設した基板３と、基板３の前面側に配置される光学部材４と、基板３の後面側に配置され、光学部材４と合わせて筐体を構成する放熱ケース部材５と、を備える。放熱ケース部材５と光学部材４は、ネジ７，７によって合体され、基板３を収容する筐体を構成する。

基板３は、放熱ケース部材５の前面に設けられた基板実装面５１に、接着部材３１を介して接着され、さらに、ネジ７，７によって、放熱ケース部材５に装着される。この基板３は、放熱ケース部材５の前面の基板実装面５１に収まるように長手方向に延長した形状に形成され、前面に複数の発光素子２が長手方向に所定間隔をあけて配設されている。この基板３には、その前面、後面および内部に、発光素子２のそれぞれを発光させるための電気回路を構成する配線および配線パターン（図示せず）が設けられ、さらに、トランジスタ、抵抗、ツェナーダイオード等の発光素子の発光のために用いられる各種素子が搭載されている。この基板３としては、熱伝導性の高い材料を用いることが好ましく、ガラスエポキシ基板やアルミ基板が好適に用いられる。

発光素子２は、光を発光することが可能な素子であれば特に限定されるものではなく、ＬＥＤ等の当該分野で使用されているもののいずれをも使用することができる。また、発光素子２として、半導体発光素子チップ自体を用いてもよく、パッケージや被覆部材等により覆われていてもよい。パッケージや被覆部材としては、波長変換部材（例えば、蛍光体等）、拡散剤等を含有する部材を用いてもよい。さらに、発光素子２は、複数の半導体発光素子チップで構成されていてもよい。特に、ＲＧＢの各波長域の光に対応した複数の半導体発光素子を用いることにより、単色の発光素子を用いる場合よりも、混色性を向上させることができる。発光素子２は、基板３の前面側に等間隔で配置されていることが好ましい。これにより、均一な光の分布を実現することができるとともに、発光素子２から発生する熱の分布を均等にすることができる。また、基板３に配設する発光素子２の種類、各発光色の発光素子２の個数等を調整することによって、照明ユニット１からの照射光を所望の色調にすることができる。

光学部材４は、基板３の前面側に配置され、発光素子２を覆うように設けられ、発光素子２から発光される光の配光を調整する役割を有するものである。この光学部材４の外周側には、外周側壁部４１が設けられている。この外周側壁部４１は、光学部材４と放熱ケース部材５を合わせて照明ユニット１を組み立てる際に、放熱ケース部材５の外周縁に設けられた溝部５４に挿入される（図３（ａ）、（ｂ）参照）。

この光学部材４は、発光素子２から光が入射する光有効面が光透過性を有する材料で構成されていれば特に限定されず、当該分野で公知の材料によって形成することができる。例えば、軽量で、強度の強いプラスチック、特に加工性および耐熱性を考慮すると、ポリカーボネートやアクリルなどの樹脂材料にて構成されていることが好ましい。ここで、光透過性を有する材料は、発光素子２からの光を１００％透過することが好ましいが、混色、色むら等を考慮して、半透明および不透明（例えば、光透過性が７０％程度以上、乳白色のもの等）のものも含むものとする。

図１に示す照明ユニット１では、発光素子２から発光される光の配光を調整するために、発光素子２から光が入射する光入射面（光学部材４の後面）に、各発光素子２に対応して、短手方向に刻設された溝によって一群のプリズム（図示せず）が形成されていてもよい。そして、光学部材４の後面に形成されるプリズムは、各発光素子２から発光される光を光学部材４の長手方向に配光するように形成される。

また、この光学部材４は、光拡散（散乱）効果を有するものでもよい。光拡散効果を有する光学部材４を用いることにより、輝度・色ムラが照射ムラに影響する発光素子２を使用した場合にも、これらの照射ムラを抑制することが可能な照明ユニット１を得ることができる。ここで、光拡散効果を有する光学部材とは、発光素子２からの光を拡散し得る部材を意味し、光学部材４自体に光拡散処理が施されたものでもよいし、光学部材４に光拡散効果を有する他の部材を組み合わせたものでもよい。例えば、光学部材４の前面側および／または後面側（内側）に拡散シート（例えば、半透明および乳白色樹脂製の薄いシート）を貼り付けてもよいし、光学部材４の前面および／または後面にサンドブラスト、研磨等の粗面化処理を施してもよい。さらに、光学部材４を形成する材料自体に拡散剤（例えば、酸化シリコン等のフィラー等）を混入してもよい。これにより、発光素子２からの光を均一なひとつの面光源とすることができる。

放熱ケース部材５は、全体が略長方形状に形成されており、基板３の後面側に配置される部材である。この放熱ケース部材５は、前面側に基板３を実装する基板実装面５１を備える。基板実装面５１は、基板３および接着部材３１に対応して平坦な面で構成されることが好ましい。この放熱ケース部材５は、放熱性を考慮して、熱伝導性に優れた材料、例えば、アルミニウム合金等の金属材料で形成されている。そして、放熱ケース部材５の前面側の外周縁には、基板実装面５１に実装された基板３の周縁を囲むように溝部５４が形成されている。照明ユニット１の組み立てに際して、この溝部５４に、光学部材４の外周側壁部４１が挿入される（図３（ａ）、（ｂ）参照）。この溝部５４は、放熱ケース部材５の長手方向の溝幅（図３（ａ）に示す溝幅Ａ）が、短手方向の溝幅（図３（ｂ）に示す溝幅Ｂ）よりも広くなるように形成されていることが好ましい。これによって、高温または低温の環境下で放熱ケース部材や光学部材が伸縮する際に、長手方向が短手方向よりも放熱ケース部材と光学部材の伸縮量の差が大きくなることに起因して生じる応力を緩和して、防水接合部９（図３（ａ）、（ｂ）参照）における封止材料と放熱ケース部材５または光学部材４の剥離を防止して、防水性を向上させることができる。

また、溝部５４において、放熱ケース部材５と光学部材４の構成材料の違いによって、両者の線膨張係数の差を考慮して、伸縮量の差を吸収して、防水接合部９を安定に維持するために、長手方向の溝幅（図３（ａ）に示す溝幅Ａ）は、最大温度時の伸び量の２倍以上とすることが望ましい。例えば、放熱ケース部材５をアルミニウム（線膨張係数：２４×１０^−６／℃）で形成し、光学部材４をアクリル樹脂（線膨張係数：７０×１０^−６／℃）で形成し、長手方向の寸法を４００ｍｍとした照明ユニット１において、発光素子２の発光に伴う熱、あるいは屋外で太陽光の照射等によって、放熱ケース部材５および光学部材４が１００℃（常温との温度差：７５℃）に加熱された場合、両部材の熱膨張による伸びの差は、４００×（１００−２５）×（７０×１０^−６−２４×１０^−６）＝１．４ｍｍとなる。そこで、伸縮量の差を吸収して、防水接合部９を安定に維持するために、放熱ケース部材５の長手方向の溝幅（図３（ａ）に示す溝幅Ａ）を３．５ｍｍ（約２．５倍）程度にすることが望ましい。

また、放熱ケース部材５は、溝部５４が形成されている部位の断面が、基板実装面５１を有する部位の断面よりも幅が狭くなるように形成されていることが好ましい。すなわち、図３（ａ）に示すように、溝部５４を形成する放熱ケース部材５の幅ｔ１が、基板実装面５１を有する放熱ケース部材５の本体（放熱用突条部５２）の幅ｔ２とが、ｔ１＜ｔ２となるように形成されていることが好ましい。例えば、ｔ１は、ｔ２の２倍以上となるように形成されていることが好ましい。これによって、放熱ケース部材５の基板実装面５１を有する部位から溝部５４が形成されている部位への伝熱が抑制され、溝部に熱が伝わり難い。そして、光学部材４が熱により変形、例えば、反ることを抑制することができる。さらに、高温または低温の環境下で放熱ケース部材５や光学部材４が伸縮する際に、長手方向が短手方向よりも放熱ケース部材５と光学部材４の伸縮量の差が大きくなることに起因して生じる応力を緩和して、防水接合部９における封止材料と放熱ケース部材５または光学部材４の剥離を防止して、防水性を向上させることができる。

さらに、放熱ケース部材５には、基板実装面５１と反対側（後面側）に断面略山形状の放熱用突条部５２が設けられている。この放熱用突条部５２は、図４に示すように、放熱ケース部材５の断面が、基板３に配設された発光素子２を中心とする円の部分円弧を外形とする形状になるように形成される。また、照明ユニット１の設置場所、照明ユニット１を収容する灯具の筐体への照明ユニット１の取付け状態、設置（照射）方向等に応じて、放熱用突条部５２の断面形状を決定してもよい。この放熱用突条部５２は、図４に示すように、基板実装面５１からの高さ（Ｈ）が、十分に放熱できるように、基板の幅（Ｗ２）／２＜Ｈとなるように形成することが好ましい。また、放熱用突条部５２の基板実装面５１からの高さ（Ｈ）は、放熱ケース部材５の溝部５４が形成されている部位への伝熱を抑制するため、溝部５４が形成されている部位の断面が、基板実装面５１を有する部位の断面よりも幅が狭くなるように形成されていることが好ましく、具体的には、［照明ユニットの幅（Ｗ１）／２］−狭幅部５６の長さ（Ｗ３）＞Ｈとなるようにすることが好ましい。例えば、照明ユニット１の幅（Ｗ１）が４４ｍｍ、基板３の幅（Ｗ２）が２０ｍｍ、狭幅部５６の長さ（Ｗ３）が２ｍｍである場合、放熱用突条部５２の基板実装面５１からの高さ（Ｈ）は、１０〜２０ｍｍ程度に形成することが好ましく、さらに、放熱性の向上と、溝部５４への伝熱の抑制の観点から、１５〜１８ｍｍ程度に形成することが好ましい。また、放熱用突条部５２は、図１に示すように、放熱ケース部材５の長手方向に連続して形成されていてもよいし、風による放熱効果を考慮して、一部に切り欠き等を設けたものでもよい。

この放熱用突条部５２によって、発光素子２から放熱ケース部材５に伝わる熱が、図４に示す矢印Ｅのように、同心円状に広がり、放熱ケース部材５の基板実装面５１の側と反対側（後面側）の表面温度を均一にすることができる。そのため、放熱ケース部材５の表面から効率良く空気中に放熱可能となり、その結果、発光素子２の温度も低減することが可能となる。

そして、この放熱用突条部５２の頂部には、リブ５２ａが突出して設けられていることが好ましい。放熱用突条部５２の頂部にリブ５２ａが突出して設けられることにより、図２および図４に示すように、照明ユニット１を照射方向（下方向）に向けた場合、リブ５２ａが上方に突出し、封止材料を充填した放熱ケース部材５の溝部５４が下方に向くことになる。これによって、ゴミや雨水が照明ユニット１の外表面に溜まり照明ユニット１の表面からの放熱が悪化することを防止できる。また、上方に突出したリブ５２ａによって、鳥が照明ユニットに止まることを防止する効果もある。

また、放熱ケース部材５において、放熱用突条部５２の長手方向の両端側には、照明ユニット１を、一つまたは複数を照明用灯具の筐体の内部に取り付けて収容したり、あるいは照明ユニット１を屋外照明の設置箇所に設けた支柱、支持具、支持部材等に取り付けるために、取付けネジ１０（図１参照）を螺嵌するネジ取付部１１が設けられている。

さらに、放熱ケース部材５の長手方向の一端側には、発光素子２等に電力を供給するための電力供給用ケーブル６を外部に取り出すケーブル取出部１２が設けられている。

ケーブル取出部１２において、図６に示すように、電力供給用ケーブル６は、基板３側のケーブル入口１２ａから、ケーブル取出部１２の内側で曲折して形成されたケーブル孔１３を通って、外側の取出口１２ｂの外側へ取り出される。そして、ケーブル孔１３には、グロメット（ケーブル保護部材）１４が嵌められ、電力供給用ケーブル６は、グロメット（ケーブル保護部材）１４を挿通している。このグロメット（ケーブル保護部材）１４によって、ケーブル取出部１２から照明ユニット１の内部への水の浸入を防止し、防水性を向上させることができる。このグロメット（ケーブル保護部材）１４は、電力供給用ケーブル６に加わる引張り応力等に抗して電力供給用ケーブル６とケーブル取出部１２との間の密着を確保して水の侵入を阻止できるように、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン共重合ゴム）、シリコーンゴム等の弾性材料で形成されている。

このグロメット（ケーブル保護部材）１４は、ケーブル取出部１２を覆って離脱防止用カバー１５に設けられた係止部１５ａとケーブル孔１３の途中に設けられた保護部材取付孔１２ｃの縁との間に、グロメット１４の鍔部１４ａを挟んで係止することによって、ケーブル取出部１２からグロメット（ケーブル保護部材）１４が外れないように構成されている。この離脱防止用カバー１５を用いてグロメット１４がケーブル取出部１２から外れないようにすることによって、ケーブル取出部１２から照明ユニット１の内部への水の浸入を防止し、防水性を向上させることができる。この離脱防止用カバー１５は、潤滑性に優れ（摩擦係数が低い）、かつ、高い硬度を有するナイロン、エラストマー等で形成されることが好ましい。

さらに、ケーブル取出部１２は、図６および図７に示すように、電力供給用ケーブル６を曲がった状態で係止するケーブル係止用リブ１６を、取出口１２ｂに有する。このケーブル係止用リブ１６は、離脱防止用カバー１５に覆われる。このように、電力供給用ケーブル６が曲がった状態で放熱ケース部材５のケーブル係止用リブ１６に係止されることによって、照明ユニット１の組立時に放熱用突条部５２に加わる引張り応力を緩和して、引張り応力によるグロメット（ケーブル保護部材）１４の変形を防止し、防水性の向上を可能とする。

この照明ユニット１は、基板実装面５１に発光素子２を搭載した基板３を接着部材３１を介して接着した放熱ケース部材５と、光学部材４とを合わせ、光学部材４の側（前面側）から、光学部材４の両端に穿設されたネジ穴７４，７４、基板３の両端に穿設されたネジ穴７３，７３、接着部材３１の両端に穿設されたネジ穴７３ａ，７３ａを通って、ネジ７，７を、放熱ケース部材５の両端に設けたネジ止め孔７５，７５にネジ止めすることによって、組み立てられる。これによって、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、光学部材４と放熱ケース部材５とを合わせて構成される筐体１ａの内部に、発光素子２が配設された基板３（図示せず）を収容した照明ユニット１が構成される。

この照明ユニット１において、放熱ケース部材５と光学部材４とは、放熱ケース部材５を平面視して（図４に示す矢印Ｆの方向から見て）、光学部材４の外形が、放熱ケース部材５の外形より小さく、かつ光学部材４が、前記放熱ケース部材５の前記溝部５４の内側に収まるように配置されていることが好ましい。これによって、照明ユニット１の上方から降り注ぐ雨水やゴミが、放熱ケース部材５の外形に覆われた光学部材４に溜まらないようにすることができる。

この照明ユニット１の組み立てに際して、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、基板実装面５１に基板３を接着部材３１を介して接着した放熱ケース部材５の溝部５４に、光学部材４の外周側壁部４１が挿入される。この放熱ケース部材５の溝部５４の内面５５と、光学部材４の外周側壁部４１とは接することがなく離間しており、溝部５４の内面５５と、光学部材４の外周側壁部４１との間の最小の隙間、例えば、図３（ａ）および（ｂ）に示す最小隙間８が０．５ｍｍ以上を保って離間していることによって、放熱ケース部材５から熱が光学部材４に伝わり難くして光学部材４の温度が部分的に高くならないようにすることができる。最小隙間８が、０．５ｍｍ未満の場合、封止部材の充填に際して、封止材料が最小隙間８に流れ込まず、防水接合部９の形成による防水性が低下する虞がある。また、光学部材４と放熱ケース部材５が、照明ユニット１の外周部では、接することが無く隙間を保つ事によって、放熱ケース部材５から熱が光学部材４に伝わり難くし光学部材の温度が部分的に高くならない様にしていることと、放熱ケース部材５の溝部５４付近が基板実装面５１付近よりも薄く形成されている事によって熱経路を遮断し、溝部５４に熱が伝わり難い。これにより、光学部材４が熱により形状が反ることが抑制され、防水性能を向上させることができる

次に、溝部５４の内面５５と、外周側壁部４１の間の最小隙間８に封止材料が充填され防水接合部９が形成される。防水接合部９を形成する封止材料は、発光素子２から伝わる熱に起因して放熱ケース部材５と光学部材４が伸縮する際に、その伸縮を吸収して、放熱ケース部材５の溝部５４の内面５５や光学部材４の外周側壁部４１と防水接合部９の剥離を防止して、防水接合部９による防水性を安定に維持するために、弾性を有するものが好ましく、例えば、シリコーン樹脂、ウレタン等を用いることができる。特に、耐熱性および弾性を有し、かつ耐候性・耐老化性に優れることから、シリコーン樹脂が好ましい。

この照明ユニット１を屋外照明用の光源として、光の照射面（光学部材４の前面）を下方向にした場合、溝部５４が下向きとなり、溝部５４にゴミや水が溜まらないようにすることができる。また、放熱ケース部材５をアルミニウム（線膨張係数：２４×１０^−６／℃）で形成し、光学部材４をアクリル樹脂（ＰＭＭＡ：線膨張係数：約７０×１０^−６／℃）で形成した場合、両者の線膨張係数は約３倍の差がある。そのため、照明ユニット１が、矩形の２辺が共に長い大面積灯具の場合、２方向に伸び縮みするため、接合面がねじれてしまい防水性を保つことが困難である。これに対して、図１に示すように、基板３上に発光素子２を長手方向に沿って配設し、その基板３を長方形状の放熱ケース部材５および光学部材４で構成される筐体内に収容した照明ユニット１では、一方向（長手方向）に長いライン状の形態となる。そのため、この照明ユニット１では、短手方向の伸び縮みは極微小であり、長手方向の伸び縮みを吸収することが重要となる。そのため、照明ユニット１では、放熱ケース部材５の長手方向の溝幅（図３（ａ）に示す溝幅Ａ）が、短手方向の溝幅（図３（ｂ）に示す溝幅Ｂ）よりも広くなるように形成され、さらに、溝部５４が周設されている部位の断面が、基板実装面５１を有する部位の断面よりも幅が狭くなるように形成されていることによって、長手方向の防水構造を強化することにより防水性の向上を図ることが可能となる。

また、照明ユニット１は、ライン状の形態を有するため、ユニット自体の表面積を大きくすることが可能となる。さらに、照明ユニット１を複数搭載した照明用灯具では、ユニットの間に隙間を設けることができ、その間を風（自然対流）が流れる事により、放熱性を向上させることが可能となる。これに対して、矩形の２辺が共に長い大面積灯具の場合、ＬＥＤとＬＥＤの間に放熱面と防水構造を設けることが困難でありＬＥＤの実装ピッチを大きくする必要が有り、灯具として大型のものになってしまう。

また、照明ユニット１は、支柱、支持具、支持部材等に取り付けて単独で灯具とすることができる。さらに、照明ユニット１を、一つまたは複数を照明用灯具の筐体の内部に取り付けて収容し照明用灯具を構成することができる。

以下、本発明における実施例について説明する。なお、本発明は、この実施例に限定されるものではない。
この実施例では、図１に記載された放熱ケース部材５に対応する本体を、アルミニウム合金を鋳造して形成し、また、光学部材４に対応するレンズをアクリル樹脂で形成し、本体とレンズの防水接合部（図３（ａ）、（ｂ）参照）に充填される充填材としてのコーキング材をシリコーン樹脂として用い、レンズと本体との間に基板に設けた発光素子を設置した照明ユニット１を準備した。

なお、この実施例では、図３（ａ）、（ｂ）に記載された防水接合部９の各寸法は、図３（ａ）、すなわち、照明ユニット１の長手方向（全長３９８ｍｍ）断面において、「Ａ」は３．５ｍｍであり、図３（ｂ）、すなわち、照明ユニット１の短手方向（全幅４４ｍｍ）断面において、「Ｂ」は２．５ｍｍである。また、図３（ａ）及び（ｂ）の最小隙間８は共に、１ｍｍである。

そして、準備した照明ユニット１について、温度及び湿度を高温高湿で一定にした状況下において照明ユニット１を長時間動作させてコーキング材の様子を見る高温高湿動作での試験と、湿度一定のまま、所定変動幅で温度を変更する１サイクルを複数回繰り返した状況下において照明ユニット１を動作させてコーキング材の様子を見るサイクル試験とを行った。

ここで、高温高湿動作での試験と、サイクル試験との具体的な数値条件をまとめて記す。
高温高湿動作での試験：温度６０℃、湿度９０％、１０００時間
サイクル試験：湿度一定（湿度９０％）、１サイクルの温度の変動幅−２０℃〜６０℃、１００サイクル（１サイクルにかかる時間を１２時間として設定）

＜結果＞
高温高湿動作での試験及びサイクル試験のいずれも、照明ユニット１では、コーキング材に亀裂や、クラックあるいは剥離部分を目視で確認することができず、十分な防水性を有することが分かった。つまり、照明ユニット１の構造では、熱膨張によるレンズがコーキング材を持ち上げるように力（せん断応力）がかかっても、剥離部分を発生することがなかった。また、照明ユニット１では、高温環境下において、レンズが防水接合部９の溝内において幅方向に広がり（熱膨張）、コーキング材に圧縮応力がかかり続けてそのコーキング材の粘着性および劣化が起こり、再度常温環境下に戻ったときに、コーキング材とレンズとの接着面が剥離し、その剥離した部分を起点にコーキング材に亀裂が発生することがなかった。
つまり、実施例で示す形態の照明ユニット１の構造では、すでに説明したように防水接合部９が一定の状態を維持することで、前記した環境において十分な防水性を確保できることを実証しているといえる。

本発明に係る照明ユニットの主要構成部材を示す分解斜視図である。 （ａ）は、本発明に係る照明ユニットを上側から見た斜視図、（ｂ）は、本発明に係る照明ユニットを下側から見た斜視図である。 （ａ）は、図２（ａ）に示すＡ−Ａ´線矢視断面を示す図、（ｂ）は、図２（ａ）に示すＢ−Ｂ´線矢視断面図である。 図２（ａ）に示すＣ−Ｃ´線矢視断面図である。 本発明に係る照明ユニットのケーブル取出部を示す斜視図である。 図５に示すＤ−Ｄ´線矢視断面図である。 本発明に係る照明ユニットの離脱防止用カバーを取り外したケーブル取出部を示す斜視図である。

符号の説明

１ 照明ユニット
１ａ 筐体
２ 発光素子
３ 基板
３１ 接着部材
４ 光学部材
４１ 外周側壁部
５ 放熱ケース部材
５１ 基板実装面
５２ 放熱用突条部
５２ａ リブ
５４ 溝部
５５ 内面
５６ 狭幅部
６ 電力供給用ケーブル
７ ネジ
７３ ネジ穴
７３ａ ネジ穴
７４ ネジ穴
７５ ネジ止め孔
８ 最小隙間
９ 防水接合部
１０ 取付けネジ
１１ ネジ取付部
１２ ケーブル取出部
１２ａ ケーブル入口
１２ｂ ケーブル出口
１３ ケーブル孔
１４ グロメット（ケーブル保護部材）
１４ａ 鍔部
１５ 離脱防止用カバー
１５ａ 係止部
１６ ケーブル係止用リブ

Claims (10)

1. 前面に発光素子を配設した基板と、
   前記基板の前面側に配置され、前記発光素子を覆うように設けられた光学部材と、
   前記基板の後面側に配置され、前記基板を実装する基板実装面を有し、前記光学部材と合わせて筐体を構成する放熱ケース部材と、を備える照明ユニットであって、
   前記基板の周縁を囲むように、前記放熱ケース部材の前面側の外周縁に溝部が形成され、
   前記光学部材の外周側に設けられた外周側壁部が前記溝部に挿入され、前記溝部の内側面と前記光学部材の外周側壁部の間の隙間に封止材料が充填されてなる防水接合部を有し、
   前記溝部は、前記放熱ケース部材の長手方向の溝幅が、短手方向の溝幅よりも広くなるように形成されていることを特徴とする照明ユニット。
2. 前面に発光素子を配設した基板と、
   前記基板の前面側に配置され、前記発光素子を覆うように設けられた光学部材と、
   前記基板の後面側に配置され、前記基板を実装する基板実装面を有し、前記光学部材と合わせて筐体を構成する放熱ケース部材と、を備える照明ユニットであって、
   前記基板の周縁を囲むように、前記放熱ケース部材の前面側の外周縁に溝部が形成され、
   前記光学部材の外周側に設けられた外周側壁部が前記溝部に挿入され、前記溝部の内側面と前記光学部材の外周側壁部の間の隙間に封止材料が充填されてなる防水接合部を有し、
   前記放熱ケース部材は、前記基板実装面と反対側の面に断面略山形状の放熱用突条部が設けられていることを特徴とする照明ユニット。
3. 前面に発光素子を配設した基板と、
   前記基板の前面側に配置され、前記発光素子を覆うように設けられた光学部材と、
   前記基板の後面側に配置され、前記基板を実装する基板実装面を有し、前記光学部材と合わせて筐体を構成する放熱ケース部材と、を備える照明ユニットであって、
   前記基板の周縁を囲むように、前記放熱ケース部材の前面側の外周縁に溝部が形成され、
   前記光学部材の外周側に設けられた外周側壁部が前記溝部に挿入され、前記溝部の内側面と前記光学部材の外周側壁部の間の隙間に封止材料が充填されてなる防水接合部を有し、
   前記放熱ケース部材は、電力供給用ケーブルのケーブル取出部を有し、前記電力供給用ケーブルは、前記ケーブル取出部に形成されたケーブル孔に嵌められたケーブル保護部材を挿通して外部に取り出され、
   前記放熱ケース部材は、前記ケーブル保護部材が前記ケーブル取出部から外れないように前記ケーブル取出部を覆って前記ケーブル保護部材を係止する離脱防止用カバーを有することを特徴とする照明ユニット。
4. 前記放熱ケース部材の溝部の内面と、前記光学部材の外周側壁部とは、前記防水接合部において、離間していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明ユニット。
5. 前記放熱ケース部材は、前記溝部が形成されている部位の断面が、前記基板実装面を有する部位の断面よりも幅が狭くなるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明ユニット。
6. 前記放熱ケース部材は、前記放熱用突条部の頂部に突出して設けられたリブを有することを特徴とする請求項２に記載の照明ユニット。
7. 前記放熱ケース部材を平面視して、前記光学部材の外形が、前記放熱ケース部材の外形より小さく、かつ前記光学部材が、前記放熱ケース部材の前記溝部の内側に収まるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の照明ユニット。
8. 前記放熱ケース部材は、電力供給用ケーブルのケーブル取出部を有し、前記電力供給用ケーブルは、前記ケーブル取出部に形成されたケーブル孔に嵌められたケーブル保護部材を挿通して外部に取り出されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明ユニット。
9. 前記放熱ケース部材は、前記電力供給用ケーブルを曲がった状態で係止するケーブル係止用リブを前記ケーブル取出部に有し、前記ケーブル係止用リブは、前記離脱防止用カバーで覆われていることを特徴とする請求項３に記載の照明ユニット。
10. 前記溝部は、前記放熱ケース部材の長手方向の溝幅が、短手方向の溝幅よりも広くなるように形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の照明ユニット。

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