JP5399965B2

JP5399965B2 - 照明器具

Info

Publication number: JP5399965B2
Application number: JP2010078658A
Authority: JP
Inventors: 俊治山口
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: JP2011210622A

Description

本発明は、発光ダイオード等の発光素子を光源とする照明器具に関する。

従来から、天井に埋込配設される発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と呼ぶ）を光源とするダウンライト（照明器具）が知られており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載のダウンライトは、金属製の装置本体と、複数のＬＥＤを実装した光源基板と、ＬＥＤの点灯に必要な電流を制御する電源装置と、ＬＥＤからの光を配光する反射体及びバッフルとを備えている。光源基板は、装置本体の底壁に面接触する形で取り付けられている。而して、ＬＥＤが点灯する際に発する熱を光源基板及び装置本体を介して大気中に放熱することで、ＬＥＤ周辺の雰囲気温度の上昇を防いでいる。また、装置本体の外面には複数の放熱フィンが設けられており、当該放熱フィンによって装置本体の外面の表面積を大きくすることで、装置本体を大型化することなく放熱効果を高めている。

特開２０１０−１６００３号公報

ところで、近年ではＬＥＤの高出力化が促進されており、少数のＬＥＤで従来の多数のＬＥＤを用いた照明器具と同等の光出力を得ることができるようになっている。このため、従来と比較してＬＥＤを配設するために必要なスペースが低減されるため、照明器具の器具本体の小型化を図ることができる。一方、光源を成すＬＥＤの数が減少しても、高出力型のＬＥＤでは点灯時の発熱量も大きくなるため、従来の多数のＬＥＤを用いた照明器具と同等、若しくはそれ以上の熱量がＬＥＤの点灯時に生じる。

しかしながら、器具本体を小型化すると、上記従来例のような放熱フィンも小型化されるため、十分な放熱効果を得ることができないという問題があった。そこで、ＬＥＤが発する熱を対流させて放熱し易くするために、ＬＥＤとＬＥＤが発する光が入射する入射口との間に放熱空間を設けることが考えられるが、放熱空間を単に大きくするだけでは器具本体が大型化してしまうという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、器具本体の小型化を図りつつ放熱効果を高めることのできる照明器具を提供することを目的とする。

本発明は、発光ダイオードと、前記発光ダイオードに点灯電力を給電する点灯装置と、放熱性を有する材料から成り少なくとも前記発光ダイオードを収納するとともに前記発光ダイオードからの光が入射する入射口、及び前記入射口から入射した光を外方へ出射する出射口を有する有底筒状の器具本体とを備え、前記器具本体は、その内底部に前記発光ダイオードが取り付けられるとともに前記発光ダイオードが発する熱を自身を介して外部へ放熱するものであって、前記入射口は、透光性を有する材料から成る透光部材によって閉塞され、前記発光ダイオードと前記入射口との間には、前記発光ダイオードから放射される熱を前記器具本体を介して外部へ放熱する放熱空間が設けられ、前記放熱空間における内壁に放熱フィンが設けられたことを特徴とする。

この照明器具において、前記器具本体は、前記内底部を有する基部と、前記入射口及び出射口を有する筒状の枠体部とを結合して成ることが好ましい。

この照明器具において、前記枠体部は、その内壁に前記発光ダイオードから放射される光を照明空間に向けて反射させる反射部が設けられることが好ましい。

この照明器具において、前記基部及び前記枠体部は、何れもその内壁に前記放熱フィンが設けられ、前記基部及び前記枠体部の各放熱フィンは、その互いに対向する部位同士が接触することが好ましい。

本発明は、放熱空間における器具本体の内壁に放熱フィンを設けているので、放熱空間における器具本体の内面の表面積を大きくすることができ、ＬＥＤが発する熱を効率良く伝達させることができる。したがって、放熱空間を大きくする必要が無く、器具本体の小型化を図りつつ放熱効果を高めることができる。

本発明に係る照明器具の実施形態を示す図で、（ａ）は器具本体の断面図で、（ｂ）は基部の下面図である。（ａ）は同上の全体斜視図で、（ｂ）は同上の上面図である。同上のＬＥＤモジュール及び放熱基台部を示す図で、（ａ）は分解斜視図で、（ｂ）は全体斜視図である。（ａ）は基部の斜視図で、（ｂ）は枠体部の分解斜視図である。同上の天井に埋込配設した状態を示す断面図である。

以下、本発明に係る照明器具の実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態は、天井に埋込配設されるものであって、図１（ａ），（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ１０（発光ダイオード）が実装された基板１２を有するＬＥＤモジュール１と、基部３及び枠体部４を結合して成る有底筒状の器具本体２とを備える。また、図２（ａ），（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ１０に点灯電力を給電する点灯装置Ａと、商用電源（図示せず）との間を繋ぐ電源線（図示せず）が接続されるとともに、商用電源からの交流電力を点灯装置Ａに中継する端子台Ｂとを備える。尚、点灯装置Ａ及び端子台Ｂは従来周知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

ＬＥＤモジュール１は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、青色発光する矩形板状のＬＥＤチップ１０と、透光性を有する樹脂材料から成りＬＥＤチップ１０を封止する円盤状の封止部材１１と、ＬＥＤチップ１０が実装される基板１２とを備える。また、基板１２には、ＬＥＤチップ１０及び封止部材１１を覆う樹脂材料から成る正方形状のカバー１３が取り付けられている。このカバー１３の中央部には、円形状の開口部１３ａが設けられており、当該開口部１３ａをＬＥＤチップ１０からの光が通過するようになっている。

封止部材１１には、ＬＥＤチップ１０が発する青色光によって励起され、青色光に対して補色の関係にある黄色光を放射する黄色の蛍光体（図示せず）が混入されている。而して、ＬＥＤモジュール１は、カバー１３の開口部１３ａを通して白色光を放射するようになっている。尚、ＬＥＤモジュール１は白色光を放射するものであればよく、白色光を放射する構成としては、上記の青色光を発するＬＥＤチップ１０と黄色の蛍光体との組み合わせに限定されるものではない。

基板１２は、図３（ａ）に示すように、絶縁性を有する樹脂材料から矩形板状に形成され、その長手方向における両端部には、それぞれ半円形状の切り欠き１２ａが設けられている。この基板１２を後述する放熱基台部５に取付固定することで、ＬＥＤチップ１０が発する熱が基板１２を介して放熱基台部５に伝導するようになっている。尚、基板１２は、例えばその裏面が放熱性を有する金属材料で形成された金属ベース基板であってもよい。この場合、金属材料から成る面を放熱基台部５に密着させることで、ＬＥＤチップ１０が発する熱を効率良く放熱基台部５に伝導させることができる。尚、「放熱性を有する」とは、「他の材料と比較して熱伝導率が高い」ことを意味する。

放熱基台部５は、図３（ａ）に示すように、高い熱伝導率を有し、且つ絶縁性を有する材料から直方体状に形成され、その長手方向の両端部は三角形状に加工されている。尚、本実施形態では、平面度の小さい滑らかな平面に加工し易く、基板１２との密着性が高い点に鑑みて、放熱基台部５はファインセラミックス（例えば、窒化アルミニウム）から形成されている。放熱基台部５の長手方向の両端部には、それぞれ円形状の基部取付孔５ｃが設けられている。この各基部取付孔５ｃに固定ねじＳ２を挿入させ、基部３に設けられた１対の雌ねじ部（図示せず）にそれぞれ締め付けることで、放熱基台部５が基部３に固定される（図１（ｂ）参照）。而して、ＬＥＤチップ１０が発する熱は、基板１２及び放熱基台部５を介して基部３に伝導し、更に基部３から大気中に伝達することで外部へ放熱されるようになっている。

放熱基台部５の中央部には、図３（ａ）に示すように、基板１２を取り付けるための円形状の１対の基板取付孔５ａが設けられている。また、各基板取付孔５ａの近傍には、基板１２上のＬＥＤチップ１０の各電極に接続される１対のリード線（図示せず）が各々挿通される円形状の１対のリード線挿通孔５ｂが設けられている。而して、各基板取付孔５ａと基板１２の各切り欠き１２ａとにビスＳ１を挿入させ、ナットＮ１を締め付けることで、基板１２が放熱基台部５に固定される。また、放熱基台部５上面の短手方向における両側縁には、カバー１３に設けられた１対（図示では１つ）の引掛爪１３ｃを各々引っ掛けるための切り欠き５ｄが各々設けられている。而して、図３（ｂ）に示すように、カバー１３の各引掛爪１３ｃを放熱基台部５の各切り欠き５ｄに引っ掛けることで、カバー１３が放熱基台部５に固定される。尚、カバー１３に設けられている１対の円形状の丸孔１３ｂは、ナットＮ１を視認するための確認用の孔となっている。

基部３は、図４（ａ）に示すように、放熱性を有する金属材料から円柱状に形成され、本実施形態ではアルミダイカスト製である。基部３の上面には、上方に向かって突出する複数の矩形板状の放熱フィン３１が一方向に沿って互いに一定の間隔を空けて設けられている。また、基部３の外周壁には、径方向の外向きに突出する複数の放熱フィン３０を１組として、周方向に沿って一定の間隔を空けて複数組（本実施形態では、３組）設けられている。このように放熱フィン３０，３１を設けることで、基部３の外面の表面積を大きくして基部３から大気中への熱伝達の効率を高め、ＬＥＤチップ１０が発する熱の放熱効果を高めている。

基部３の上面には、図４（ａ）に示すように、上方に向かって突出する１対の円錐台状のボス部３３が一体に形成されており、各ボス部３３には固定ねじＳ４が締め付けられる雌ねじ部（図示せず）が設けられている。而して、天板７に設けられた１対の挿入孔（図示せず）にそれぞれ固定ねじＳ４を挿入させ、各ボス部３３の雌ねじ部に締め付けることで、天板７が基部３に固定される（図２（ａ），（ｂ）参照）。また、基部３の外周壁には、径方向の外向きに突出する１対の半円形状の突部３４が一体に形成されており、各突部３４には円形状の枠体部取付孔３４ａがそれぞれ設けられている。

基部３の下部には、図１（ａ）に示すように、上方に向かって窪んだ第１の凹部３２が設けられており、この第１の凹部３２の内底部にＬＥＤモジュール１が放熱基台部５を介して取付固定される。また、第１の凹部３２の内周壁には、図１（ｂ）に示すように、径方向の内向きに突出する複数の放熱フィン３２ａが周方向に沿って設けられている。

枠体部４は、図４（ｂ）に示すように、放熱性を有する金属材料から円筒状に形成され、本実施形態ではアルミダイカスト製である。枠体部４の上部には、下方に向かって窪んだ第２の凹部４２が設けられており、この第２の凹部４２の内底部にＬＥＤチップ１０からの光が入射する円形状の入射口４０が開口している。入射口４０の上側には、拡散透光性を有する樹脂材料（本実施形態では、ポリカーボネート）から成る円盤状の透光パネル４４（透光部材）が円環状のパッキン４５を介して載置される。而して、透光パネル４４によって入射口４０が閉塞され、上記の第１の凹部３２及び第２の凹部４２によってＬＥＤチップ１０からの熱を対流させる放熱空間が構成される。

枠体部４の下部の開口は、図１（ａ）に示すように、入射口４０から入射した光を外方へ出射する円形状の出射口４１となっており、入射口４０と出射口４１との間の内周面は、入射口４０から出射口４１に向かうにつれて径方向に広がる曲面となっている。この曲面は、例えばアクリル塗料等の塗料で白色に塗装されており、ＬＥＤチップ１０からの光を反射する反射部４ａを構成している。而して、図５に示すように、ＬＥＤチップ１０からの光が反射部４ａで反射し、出射口４１からほぼ鉛直下方に出射されるようになっている。

第２の凹部４２の内周壁には、図４（ｂ）に示すように、径方向の内向きに突出する複数の放熱フィン４２ｂが周方向に沿って設けられている。これら放熱フィン４２ｂの上端部と、基部３の放熱フィン３２ａの下端部とは、基部３及び枠体部４を結合した際に互いに対向し且つ接触するようになっている。また、第２の凹部４２の内底部には、後述する環状反射板６を取付固定するための１対（図示では１つ）の雌ねじ部４２ａが入射口４０を挟む形で設けられている。

環状反射板６は、図４（ｂ）に示すように、例えばアルミニウム等の放熱性を有する金属材料から円環状に形成され、その内側の開口周縁には、上方に向かって突出する起立部６０が周方向に亘って設けられている。この起立部６０の内周面は、ＬＥＤチップ１０からの光を反射する反射面となっている。また、環状反射板６の外周縁には、内側の開口を挟む形で１対の半円形状の切り欠き６ａが設けられている。これら各切り欠き６ａに固定ねじＳ６を挿入し、枠体部４の第２の凹部４２の雌ねじ部４２ａに締め付けることで、環状反射板６が第２の凹部４２の内底部に取付固定される。この環状反射板６を設けることで、ＬＥＤチップ１０からの光を起立部６０の内周面で反射させて、入射口４０に集光させるようになっている。

枠体部４の下端部には、図４（ｂ）に示すように、径方向の外向きに突出するフランジ４３が周方向に亘って一体に形成されている。また、枠体部４の外周壁には、径方向の外向きに突出する複数の放熱フィン４６を１組として、周方向に沿って一定の間隔を空けて複数組（本実施形態では、３組）設けられている。このように放熱フィン４６を設けることで、枠体部４の外面の表面積を大きくして枠体部４から大気中への熱伝達の効率を高め、ＬＥＤチップ１０が発する熱の放熱効果を高めている。また、枠体部４の外周壁には、フランジ４３から上方に向かって突出する１対の円錐台状のボス部４８が一体に形成されており、各ボス部４８には固定ねじＳ３が締め付けられる雌ねじ部（図示せず）が設けられている。これら各ボス部４８と基部３の各突部３４とを互いに突き合わせ、固定ねじＳ３を枠体部取付孔３４ａに挿入して雌ねじ部に締め付けることで、基部３と枠体部４とが機械的且つ熱的に結合される。

また、枠体部４の外周壁には、図４（ｂ）に示すように、後述する取付ばね４９を取付固定するためのばね取付部４７が周方向に沿って一定の間隔を空けて３つ設けられている。取付ばね４９は、例えば矩形板状のステンレス鋼板の長手方向の一端部をＶ字状に折曲してなり、当該一端部がばね取付部４７に取付固定される。取付ばね４９の中央部には、図２（ａ）に示すように、外向きに湾曲した湾曲部４９ａが設けられている。また、取付ばね４９は、ばね取付部４７に取付固定された状態で外向きに付勢されており、器具本体２の外面と当接する位置と、器具本体２の外面から離れた位置との間で撓み自在となっている。

点灯装置Ａ及び端子台Ｂは、図２（ａ），（ｂ）に示すように、器具本体２とは別体に設けられた取付板８に取付固定される。そして、取付板８は、器具本体２の基部３の上部に取付固定された天板７と互いに連結される。天板７は、金属材料から矩形板状に形成されており、その長手方向の一端部には、下方に向かって突出する１対の矩形状の側片７０が互いに対向する形で一体に形成されている。

取付板８は、図２（ａ）に示すように、金属材料から成る矩形板状の部材を断面へ字状に折曲して形成され、その長手方向の一端部の下面に点灯装置Ａが取付固定されるとともに、他端部の下面に端子台Ｂが取付固定される。また、取付板８の前記他端部には、下方に向かって突出する１対の矩形状の取付片８０が互いに対向する形で一体に形成されている。これら取付片８０と天板７の各側片７０とは、各部に設けられた挿入孔（図示せず）に固定ねじＳ５を締め付けることで互いに連結される。そして、取付板８は、天板７に対して固定ねじＳ５の軸を中心として回動自在となっている。このように、取付板８が天板７に対して回動自在に構成されていることから、後述する天井Ｃに本実施形態を埋込配設する際に、天井７に設けられた埋込孔Ｃ１に挿入し易くなっている。尚、本実施形態では、天板７及び取付板８は、何れも亜鉛めっき鋼板から成る。

本実施形態を天井Ｃに埋込配設する場合には、図５に示すように、先ず点灯装置Ａ及び端子台Ｂが取付固定された取付板８を天井Ｃに設けられた埋込孔Ｃ１に通過させる。その後、器具本体２の外面に各取付ばね４９を当接させた状態で、器具本体２を埋込孔Ｃ１に挿入する。そして、器具本体２のフランジ４３が埋込孔Ｃ１の周縁に当接するまで器具本体２を挿入すると、各取付ばね４９が器具本体２の外面から離れた位置に復帰するため、各取付ばね４９の湾曲部４９ａとフランジ４３との間で天井Ｃが挟持される。而して、本実施形態が天井Ｃと天井裏に設けられた断熱材Ｄとの間に埋込配設される。

以下、本実施形態におけるＬＥＤチップ１０が発する熱の流れについて図面を用いて説明する。図１（ａ）の波線アに示すように、ＬＥＤチップ１０が発する熱は、基板１２及び放熱基台部５を介して基部３に伝導し、基部３の外面から大気中に伝達して放熱される。また、一部の熱は基部３と枠体部４との接触部を介して枠体部４に伝導し、枠体部４の外面、及び反射部４ａから大気中に伝達して放熱される。ここで、基部３の外面及び枠体部４の外面にそれぞれ放熱フィン３０，３１，４６を設けることで、各部の外面の表面積を大きくして放熱効果を高めている。また、枠体部４の反射部４ａは、天井Ｃと断熱材Ｄで囲まれた空間よりも雰囲気温度が低い室内空間に面しているので、室内空間の対流熱を基部３と枠体部４との接触部位に効率良く伝達することができる。このため、基部３と枠体部４との接触部位の温度が低下するため、器具本体２による放熱効果をより高めることができる。

一方、図１（ａ）の破線イに示すように、ＬＥＤチップ１０から輻射される熱は、第１の凹部３２及び第２の凹部４２から成る放熱空間で対流して基部３及び枠体部４に伝達し、基部３及び枠体部４の外面、並びに反射部４ａから大気中に伝達して放熱される。ここで、第１の凹部３２の内面及び第２の凹部４２の内面にそれぞれ放熱フィン３２ａ，４２ｂを設けることで、放熱空間における基部３及び枠体部４の内面の表面積を大きくして放熱効果を高めている。

上述のように、本実施形態では、放熱空間における基部３及び枠体部４から成る器具本体２の内壁に放熱フィン３２ａ，４２ｂを設けているので、放熱空間における器具本体２の内面の表面積を大きくすることができる。このため、ＬＥＤチップ１０が発する輻射熱を効率良く基部３及び枠体部４に伝達させることができる。したがって、放熱空間を大きくする必要が無く、器具本体２の小型化を図りつつ放熱効果を高めることができる。

また、本実施形態では、基部３の各放熱フィン３２ａの下端部と、枠体部４の各放熱フィン４２ｂの上端部とが互いに接触しているので、互いに接触していない場合と比較して効率良くＬＥＤチップ１０が発する熱を伝導させることができる。

１０ＬＥＤチップ（発光ダイオード）
２器具本体
３基部
３２第１の凹部（放熱空間）
３２ａ放熱フィン
４枠体部
４ａ反射部
４０入射口
４１出射口
４２第２の凹部（放熱空間）
４２ｂ放熱フィン
４４透光パネル（透光部材）
Ａ点灯装置

Claims

発光ダイオードと、前記発光ダイオードに点灯電力を給電する点灯装置と、放熱性を有する材料から成り少なくとも前記発光ダイオードを収納するとともに前記発光ダイオードからの光が入射する入射口、及び前記入射口から入射した光を外方へ出射する出射口を有する有底筒状の器具本体とを備え、前記器具本体は、その内底部に前記発光ダイオードが取り付けられるとともに前記発光ダイオードが発する熱を自身を介して外部へ放熱するものであって、前記入射口は、透光性を有する材料から成る透光部材によって閉塞され、前記発光ダイオードと前記入射口との間には、前記発光ダイオードから放射される熱を前記器具本体を介して外部へ放熱する放熱空間が設けられ、前記放熱空間における内壁に放熱フィンが設けられたことを特徴とする照明器具。
前記器具本体は、前記内底部を有する基部と、前記入射口及び出射口を有する筒状の枠体部とを結合して成ることを特徴とする請求項１記載の照明器具。
前記枠体部は、その内壁に前記発光ダイオードから放射される光を照明空間に向けて反射させる反射部が設けられたことを特徴とする請求項２記載の照明器具。
前記基部及び前記枠体部は、何れもその内壁に前記放熱フィンが設けられ、前記基部及び前記枠体部の各放熱フィンは、その互いに対向する部位同士が接触することを特徴とする請求項２又は３記載の照明器具。