JP5553977B2 - Ｌｅｄ照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源に備えたＬＥＤ照明器具に関する。

従来、ＬＥＤの高出力化に伴いＬＥＤの発熱量が増大していることから、ＬＥＤの寿命を延命するためにも、ＬＥＤの熱対策が必要となっている。そこで、図７に示すように、アルミニウム等の金属板９０の表面に絶縁材９２を貼り合わせた金属基板９４を用い、この金属基板９４上にＬＥＤ９６を実装することで、ＬＥＤ９６の放熱性を高めたＬＥＤユニット９８が実現されている。

また、近年では、ＬＥＤを光源としたＬＥＤ照明器具として、商用電源からの電力を用いてＬＥＤを点灯する点灯回路（電源）内蔵型のＬＥＤ照明器具が知られており、この種のＬＥＤ照明器具には、上記ＬＥＤユニット９８を光源に用いたものも知られている。これらの点灯回路内蔵型のＬＥＤ照明器具に対しては、一般に、１０００Ｖ（ボルト）以上の高電圧を印加する耐電圧試験が行われている。

ここで上記ＬＥＤユニット９８においては、図７に示すように、金属板９０とＬＥＤ９６との間に絶縁材９２が介在することから、これらの間に浮遊分布容量Ｃ１が生じる。したがって、このＬＥＤユニット９８を、ＬＥＤ照明器具の光源として用いている場合、耐電圧試験時に高電圧がＬＥＤ照明器具に印加されたときには、浮遊分布容量Ｃ１により、金属板９０とＬＥＤ９６との間にも当該ＬＥＤ９６の耐電圧（例えば５００Ｖ）を超えた過度の電圧が印加されてＬＥＤ９６が破損される虞がある。
そこで、ＬＥＤユニット９８においては、金属板９０とＬＥＤ９６との間に、コンデンサ（サージアブソーバ）やツェナーダイオード、バリスタ、抵抗などの電子部品を接続し、この電子部品により、ＬＥＤ９６への過電圧或いは過電流を吸収する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８−５３６６３号公報（１４〜１５頁、第１７〜１８図）

しかしながら、上記のような耐電圧試験を前提とすると、ＬＥＤ９６を確実に保護するためには５００Ｖ以上の耐電圧を持つ大型の電子部品が必要となるためＬＥＤユニットが大型化し、また、このようなＬＥＤユニットを照明器具に組み込む際に電子部品を照明の邪魔にならない場所に配置する工夫も必要となり、さらに、電子部品の絶縁対策も必要となり、コストアップも招く。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ＬＥＤユニットの大型化を招くことなく耐電圧の向上を図ることができるＬＥＤ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、本発明は、金属板の表面に絶縁層を設けたＬＥＤ基板の前記表面にＬＥＤを設けたＬＥＤユニットを光源部に備えたＬＥＤ照明器具において、商用電源の電力を変換して前記ＬＥＤユニットのＬＥＤに供給する点灯回路と、前記点灯回路の一次側或いは二次側と、前記ＬＥＤユニットの金属板を略同電位にする配線部材と、前記ＬＥＤユニットの発熱を灯具本体に伝熱する金属材から成る伝熱体と、前記ＬＥＤユニットと前記伝熱体の間を絶縁し、前記伝熱体と前記ＬＥＤユニットの間に浮遊分布容量を生じさせるシート状の絶縁材と、を備え、前記伝熱体と前記ＬＥＤユニットの間の前記絶縁材による浮遊分布容量と、前記金属板と前記ＬＥＤの間の前記絶縁層による浮遊分布容量とによって分圧された電圧が、前記伝熱体と前記ＬＥＤユニットの間、及び前記金属板と前記ＬＥＤの間のそれぞれに印加され、表面の一部に前記金属板を露出させ該露出した箇所にねじ孔を設けた前記ＬＥＤユニットを列状に前記伝熱体に並べて前記光源部を構成し、それぞれの前記ＬＥＤユニットのねじ孔に亘って延在するように各金属板を同電位にする同電位用金属板を設け、該同電位用金属板を、それぞれの前記ＬＥＤユニットのねじ孔に導電性のねじでねじ止めしたことを特徴とする。

本発明によれば、点灯回路の一次側或いは二次側と、ＬＥＤユニットの金属板を略同電位にする配線部材を備えるため、高電圧が入力された場合でも、ＬＥＤユニットのＬＥＤと金属板との間に電位差が殆ど生じることがないから、ＬＥＤの破損が防止され耐電圧を向上させることができる。また、コンデンサ（サージアブソーバ）やツェナーダイオード、バリスタ、抵抗などの電子部品を用いる必要がないため、ＬＥＤユニットの大型化を招くこともない。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係るＬＥＤ照明器具の一態様たるＬＥＤ投光器１の正面図、図２はＬＥＤ投光器１を側面からみた主要断面図である。
これらの図に示すように、ＬＥＤ投光器１は、ＬＥＤ光源部２を納めた灯具本体４と、この灯具本体４に一体に設けられた電源ケース６と、この電源ケース６を回動自在に支持するアーム８とを有する。

灯具本体４は、図２に示すように、背面側から正面側に向かって次第に拡開した有底の箱型形状に例えばアルミダイカストを成型して構成され、その正面側の略矩形の開口が投光開口１０として形成され、この投光開口１０にはアルミダイカストの前面枠１２が取付けられている。
前面枠１２は、灯具本体４の下面４Ａ側を支軸として開閉自在に構成され、灯具本体４の上面４Ｂにラッチで掛止可能に構成されている。この前面枠１２には、灯具本体４の投光開口１０を閉塞する前面ガラス１４が嵌め込まれている。

電源ケース６は、商用電力が電力線１６を介して供給されて上記ＬＥＤ光源部２に適した電圧の直流電力に変換して供給する点灯回路（電源）２５を内蔵するものである。電源ケース６は、灯具本体４と同程度の幅を有した略箱型形状に例えばアルミダイカストを成型して構成され、灯具本体４の下面４Ａに一体に連結されている。電源ケース６の外面には、内蔵の点灯回路２５の発熱を放熱するための多数の放熱フィン１８（図２）が設けられている。アーム８は、平板状部材を略コ字状に折り曲げ形成した支持部材であり、２箇所の先端部分の間が電源ケース６に回転支軸Ｐ回りに回動自在になるようにアーム締付ねじ２０により軸支されている。

ＬＥＤ光源部２は、図２に示すように、導電性を有する伝熱ユニット３２に取付けられた複数のＬＥＤユニット３０（図示例では２×４個）と、各ＬＥＤユニット３０を連結する後述する同電位用金属板３４とを備えている。
伝熱ユニット３２は、ＬＥＤユニット３０の取付台座として機能するとともに、ＬＥＤユニット３０の発熱を灯具本体４に伝熱するものであり、ユニット本体としての略ブロック状の伝熱体３５と、２本のヒートパイプ３６，３７と、伝熱体３５の上面に固定され、上記ＬＥＤユニット３０が固定される皿状の取付金属板３８とを備えている。
伝熱体３５は、高熱伝導性を有する金属材である例えばアルミニウムを、その側周面、及び、底面が灯具本体４に接するように成形して構成されている。これにより、ＬＥＤユニット３０の発熱が灯具本体４の全体に伝熱される。また、上記ヒートパイプ３６，３７は、伝熱体３５の上面及び底面を熱的に接続するように当該伝熱体３５に設けられており、伝熱体３５の上面に取付けられたＬＥＤユニット３０の熱が、上面側とは反対側の底面側に効率良く伝熱される。かかる構成により、灯具本体４の全体を使って効率良くＬＥＤユニット３０の熱の放熱が行われる。

図３はＬＥＤユニット３０の構成を模式的に示す図であり、図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は側面図である。
ＬＥＤユニット３０は、例えばアルミニウムなどの放熱性の高い金属を略正方形の板状に形成した金属板４０の表面に絶縁層を形成する絶縁フィルム４２を設けて構成されたＬＥＤ基板４４を備え、この絶縁フィルム４２の表面に、ＬＥＤ４６、上記点灯回路２５からＬＥＤ点灯のための直流電力が供給される入力端子４８、及び、入力端子４８からＬＥＤ４６に直流電力を導く導電パターン４９を形成して構成されている。また、ＬＥＤ基板４４には、上記ＬＥＤ４６を覆う樹脂製のレンズ５０が取付けられている。このＬＥＤ基板４４には２箇所に取付ねじ孔５２，５４が形成されており、各取付用ねじ孔５２、５４に例えば樹脂製の絶縁材ねじを通して上記伝熱ユニット３２に電気的に絶縁された状態で固定される。またＬＥＤ基板４４には、上記絶縁フィルム４２をＬＥＤ基板４４にねじ止めするためのねじ孔８１と、絶縁フィルム４２に覆われずに金属板４０が露出した部分に設けられ後述する同電位用金属板３４をねじ止めするためのねじ孔８２とが設けられている。ねじ孔８２はＬＥＤ基板４４を貫通しない深さに形成され、また、その内側にタップがきられており、このねじ孔８２に導電性を有する金属製のねじを螺合させることで、ねじと金属板４０の導通が図られる。なお、図示を省略するが、レンズ５０にはねじ孔８１、８２にまで延びる部位が一体に形成されており、この部位がねじ孔８１、８２に通すねじによりねじ止めされて固定される。

図１に示すように、かかる構成の複数のＬＥＤユニット３０が、上記伝熱ユニット３２の上面に多行多列（図示例では２行４列）に配置されている。より詳細には、各ＬＥＤユニット３０は、図２に示すように、伝熱ユニット３２の取付金属板３８の表面に設けられた例えばマイラーフィルム等の絶縁紙５７の上に配置されており、ＬＥＤユニット３０の各金属板４０と伝熱ユニット３２との間の絶縁が図られている。
また、電源ケース６には、上記点灯回路２５がＬＥＤユニット３０の列ごとに設けられている。それぞれの点灯回路２５には電力線１６からの商用電力が並列に入力されており、各点灯回路２５からは給電ケーブル６０が引き出され、それぞれの給電ケーブル６０が各列の先頭のＬＥＤユニット３０の入力端子４８に接続されている。各列のＬＥＤユニット３０の入力端子４８が接続ケーブル５８で電気的に直列に接続されており、これにより、各ＬＥＤユニット３０に点灯回路２５からＬＥＤ点灯のための直流電力が供給される。

図４はＬＥＤ投光器１におけるＬＥＤユニット３０の構成を模式的に示す図であり、図５はＬＥＤ投光器１の電気的構成を模式的に示す図である。
図４に示すように、ＬＥＤユニット３０は、金属板４０とＬＥＤ４６との間に絶縁フィルム４２が介在することから、これらの間に浮遊分布容量Ｃ１が生じる。同様に、このＬＥＤユニット３０が取付けられる伝熱ユニット３２とＬＥＤユニット３０との間には絶縁紙５７が介在することから、これらの間に浮遊分布容量Ｃ２が生じる。そして、金属板４０とＬＥＤ４６の間、及び、伝熱ユニット３２とＬＥＤユニット３０との間には、それぞれ浮遊分布容量Ｃ１と浮遊分布容量Ｃ２により分圧された電圧が印加される。

図５に示すように、ＬＥＤ投光器１の耐電圧試験時には、耐圧試験器により所定の高電圧ＶＩが点灯回路２５に入力される。このとき、浮遊分布容量Ｃ１と浮遊分布容量Ｃ２との分圧比によっては、ＬＥＤ４６の耐電圧を超えた電圧が金属板４０とＬＥＤ４６の間に印加されＬＥＤ４６が破損したり放電が発生する虞がある。
そこで本実施形態では、図５に示すように、各ＬＥＤユニット３０の金属板４０を、上記同電位用金属板３４で連結するとともに、ＬＥＤ４６の高電位側（プラス側）の点Ｐ１と同電位用金属板３４とを同電位用配線３３で接続する構成としている。ＬＥＤ４６の高電位側の点Ｐ１は、点灯回路２５からＬＥＤ４６に至る電流経路上、すなわち点灯回路２５の二次側の電流経路上の任意の点とすることが可能であり、本実施形態では、図１に示すように、給電ケーブル６０の高電位線（プラス側の線）に同電位用配線３３を介して同電位用金属板３４を接続している。

この構成により、各ＬＥＤユニット３０の金属板４０がＬＥＤ４６の入力側の電圧ＶＣ１と略同電位に維持されることになるから、例えば耐電圧試験時に高電圧ＶＩが印加された場合でも、金属板４０とＬＥＤ４６の間に電位差が生じることはなく、ＬＥＤ４６が破損したり放電が生じたりすることがない。このとき、耐電圧試験時の高電圧ＶＩにより各ＬＥＤユニット３０に印加されていた高電圧は、浮遊分布容量Ｃ２により、伝熱ユニット３２とＬＥＤユニット３０の間に印加されるものの、絶縁紙５７が絶縁性能を有することから、当該高電圧に耐え得る構造となっている。

図１に示すように、各ＬＥＤユニット３０を連結する上記同電位用金属板３４は、矩形の一枚のアルミニウム板により形成されており、各ＬＥＤユニット３０のねじ孔８２を覆うように延びて設けられ、ねじ孔８２にねじを通してＬＥＤユニット３０にねじ止めされる。このねじ孔８２は、絶縁フィルム４２に覆われずに金属板４０が露出した部分に設けられていることから、ねじ止めされた同電位用金属板３４とＬＥＤユニット３０の金属板４０のそれぞれとが導通して同電位に維持される。
このように、各ＬＥＤユニット３０のねじ孔８２を覆うように延びて設けた同電位用金属板３４を用いてＬＥＤユニット３０の金属板４０を同電位にする構成としたため、複数のＬＥＤユニット３０に対して一度に簡単に同電位用金属板３４を取付けることができる。また、この同電位用金属板３４と、点灯回路２５の二次側の電流経路上の点Ｐ１とを同電位用配線３３で接続するだけで、それぞれＬＥＤユニット３０の金属板４０を点灯回路２５の二次側と同電位とすることができるから、各ＬＥＤユニット３０を個別に点灯回路２５の二次側に同電位用配線３３で接続する必要がなく配線作業が容易になる。

以上説明したように、本実施形態によれば、点灯回路２５の二次側に相当するＬＥＤユニット３０の高電位側の点Ｐ１と、それぞれのＬＥＤユニット３０の金属板４０とを略同電位にする同電位用配線３３を備える構成としたため、耐電圧試験などによりＬＥＤ投光器１に高電圧が入力された場合でも、各ＬＥＤユニット３０において、ＬＥＤ４６と金属板４０との間に電位差が殆ど生じることがない。これにより、ＬＥＤ４６の破損が防止され耐電圧を向上させることができる。また、コンデンサ（サージアブソーバ）やツェナーダイオード、バリスタ、抵抗などの電子部品を用いる必要がないため、ＬＥＤユニットの大型化を招くこともない。

また本実施形態によれば、灯具本体４に取付台座としての伝熱ユニット３２を収容し、該伝熱ユニット３２に絶縁紙５７を挟んでＬＥＤユニット３０のそれぞれを配置する構成とした。この構成により、耐電圧試験時の高電圧ＶＩにより各ＬＥＤユニット３０に印加されていた高電圧は、ＬＥＤユニット３０の金属板４０と伝熱ユニット３２の間の浮遊分布容量Ｃ２により、これら伝熱ユニット３２とＬＥＤユニット３０の間に印加されるものの、絶縁紙５７の絶縁性能により高電圧に十分に耐えることが可能となり絶縁レベルが向上する。これに加え、伝熱ユニット３２により放熱性能も高められる。

また本実施形態によれば、表面の一部に金属板４０を露出させた箇所にねじ孔８２を設けたＬＥＤユニット３０を列状に並べ、それぞれのＬＥＤユニット３０のねじ孔８２に亘って延在するように同電位用金属板３４を設け、それぞれのＬＥＤユニット３０のねじ孔８２に導電性のねじでねじ止めする構成とした。この構成により、複数のＬＥＤユニット３０に対して一度に簡単に同電位用金属板３４を取付けることができる。

なお、上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。

例えば、上述した実施形態では、点灯回路２５の二次側として、図１に示すように、点灯回路２５からＬＥＤユニット３０に電力を供給する給電ケーブル６０の高電位線と同電位用金属板３４を同電位用配線３３で接続する構成としたが、これに限らない。例えば、点灯回路２５の二次側として、いずれかのＬＥＤユニット３０の導電パターン４９の高電位線（プラス側の線）や入力端子４８の高電位線と同電位用金属板３４を同電位用配線３３で接続する構成としてもよい。また例えば、点灯回路２５の二次側として、いずれかのＬＥＤユニット３０の導電パターン４９の低電位線（マイナス側の線）や入力端子４８の低電位線と同電位用金属板３４を同電位用配線３３で接続する構成としてもよい。
また点灯回路２５の二次側と同電位用金属板３４を同電位用配線３３で接続する構成に限らず、例えば図６に示すように、点灯回路２５の一次側（商用電源が接続される側）と同電位用金属板３４を同電位用配線３３Ａで接続する構成としてもよい。

また例えば、上述した実施形態では、本発明のＬＥＤ照明器具を投光器に適用した場合を説明したが、これに限らず、ＬＥＤを光源に用いた照明器具であれば、任意の照明器具に本発明を適用することができる。

本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明器具の一態様たるＬＥＤ投光器の正面図である。 ＬＥＤ投光器を側面からみた主要断面図である。 ＬＥＤユニットの構成を模式的に示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。 ＬＥＤ投光器におけるＬＥＤユニットの構成を模式的に示す図である。 ＬＥＤ投光器の電気構成を模式的に示す図である。 本発明の他の態様に係るＬＥＤ投光器の電気的構成を模式的に示す図である。 従来のＬＥＤユニットの構成を模式的に示す図である。

符号の説明

１ ＬＥＤ投光器（ＬＥＤ照明器具）
２ ＬＥＤ光源部
４ 灯具本体
６ 電源ケース
１６ 電力線
２５ 点灯回路
３０、９８ ＬＥＤユニット
３２ 伝熱ユニット
３３、３３Ａ 同電位用配線（配線部材）
３４ 同電位用金属板
４０ 金属板
４２ 絶縁フィルム（絶縁層）
４４ ＬＥＤ基板
４６、９６ ＬＥＤ
４８ 入力端子
４９ 導電パターン
５０ レンズ
８２ ねじ孔
５７ 絶縁紙（絶縁材）
６０ 給電ケーブル
９０ 金属板
９２ 絶縁材
９４ 金属基板

Claims (1)

1. 金属板の表面に絶縁層を設けたＬＥＤ基板の前記表面にＬＥＤを設けたＬＥＤユニットを光源部に備えたＬＥＤ照明器具において、
   商用電源の電力を変換して前記ＬＥＤユニットのＬＥＤに供給する点灯回路と、
   前記点灯回路の一次側或いは二次側と、前記ＬＥＤユニットの金属板を略同電位にする配線部材と、
   前記ＬＥＤユニットの発熱を灯具本体に伝熱する金属材から成る伝熱体と、
   前記ＬＥＤユニットと前記伝熱体の間を絶縁し、前記伝熱体と前記ＬＥＤユニットの間に浮遊分布容量を生じさせるシート状の絶縁材と、を備え、
   前記伝熱体と前記ＬＥＤユニットの間の前記絶縁材による浮遊分布容量と、前記金属板と前記ＬＥＤの間の前記絶縁層による浮遊分布容量とによって分圧された電圧が、前記伝熱体と前記ＬＥＤユニットの間、及び前記金属板と前記ＬＥＤの間のそれぞれに印加され、
   表面の一部に前記金属板を露出させ該露出した箇所にねじ孔を設けた前記ＬＥＤユニットを列状に前記伝熱体に並べて前記光源部を構成し、
   それぞれの前記ＬＥＤユニットのねじ孔に亘って延在するように各金属板を同電位にする同電位用金属板を設け、該同電位用金属板を、それぞれの前記ＬＥＤユニットのねじ孔に導電性のねじでねじ止めしたことを特徴とするＬＥＤ照明器具。

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