JP5630624B2

JP5630624B2 - 照明装置

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Publication number: JP5630624B2
Application number: JP2013505995A
Authority: JP
Inventors: 敏行石田; 筏　邦彦; 邦彦筏; 宇佐美　朋和; 朋和宇佐美; 佐藤　公仁; 公仁佐藤; 秋芳李; 斌李
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2011-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2032-03-21
Also published as: JPWO2012128299A1; WO2012128299A1; JP2015028952A; US20140003049A1; CN102691928A; EP2690346A4; US20150023015A1; EP2690346A1

Description

本発明の実施形態は、光源として半導体発光素子を用いた照明装置に関する。

照明装置として、道路を照明する道路灯がある。この道路灯では、光源としてＬＥＤ素子を有する発光モジュールを用いたものもある。

この道路灯では、所望の明るさを得るために、複数の発光モジュールを用いており、さらに、道路を照明するのに適切な所望の配光を得るために、複数の発光モジュールを立体形に配置している。

特開２００７−２４２２５８号公報

しかしながら、所望の配光を得るために、複数の発光モジュールを立体形に配置する場合には、構造が複雑になり、大形になる問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、複数の発光モジュールを用いて、所望の配光が得られるとともに、構造を簡単にできて小形にすることができる照明装置を提供することである。

実施形態の照明装置は、装置本体、取付板、複数の発光モジュール、複数のレンズ、点灯回路、および透光性カバーを備える。装置本体は、下面に開口部を有する。取付板は、平板状で、下面が開口部に対向するように装置本体内に配置される。複数の発光モジュールは、半導体発光素子を有し、取付板の下面に取り付ける。複数のレンズは、発光モジュール毎に設けられ、発光モジュールからの光の配光を制御する。点灯回路は、装置本体内で取付板より上側に配置され、発光モジュールを点灯させる。透光性カバーは、装置本体の開口部を覆う。装置本体の開口部と取付板と透光性カバーとは外形状が相似形に形成されており、装置本体と取付板との間に透光性カバーを挟み込んで固定している。

一実施形態を示す照明装置の断面図である。同上照明装置の取付板に発光モジュールおよびレンズを取り付けた斜視図である。同上照明装置の装置本体に取付板を取り付けた斜視図である。同上照明装置の取付板およびレンズの断面図である。同上照明装置の斜視図である。同上照明装置の設置状態の斜視図である。

以下、一実施形態を、図面を参照して説明する。

図６に示すように、照明装置11として、主に道路12を照明する道路灯を示す。この道路灯は、道路12の幅方向側方の例えば路肩側に立設された支柱13の上端に取り付けられ、主に、道路12の路肩域から道路12の中央域に向けて、および道路灯を中心として道路12に沿った方向（走行方向）の領域に向けて、光を放射し、路面を照明する。図６には、上端が道路12側に水平に曲げられた支柱13に照明装置11を取り付けた状態を示すが、上端が上方へ垂直に延びる支柱13に取り付けることもできる。

図１ないし図５に示すように、照明装置11は、装置本体21、この装置本体21内に収容された透光性カバー22、取付板23、複数の発光モジュール24、複数のレンズ25、および点灯回路26を備えている。なお、以下、照明装置11に関して、支柱13に取り付けられる側を後、反対側を前とし、さらに、これら前と後を結ぶ方向を前後方向とし、この前後方向に対して直交する方向を左右方向として説明する。

装置本体21は、下ケース31と上ケース32とを有し、これらケース31，32は、例えば、合成樹脂材料や、アルミニウムなどの金属材料で形成されている。

下ケース31の下面には、光を放射する開口部34が形成されている。下ケース31の内面側で、開口部34を形成する縁部には、取付板23を複数のねじ35で取り付けるための複数のボス36が設けられている。

下ケース31の後部側には支柱13に取り付ける支柱取付部37が形成されている。支柱取付部37は、下ケース31の後部側の下面および後面に形成された取付孔38，39を備えている。これら取付孔38，39のいずれか一方から下ケース31内に支柱13の先端が差し込まれ、下ケース31内において図示しない取付手段により支柱13の先端に下ケース31が取り付けられる。本実施形態では、図５に示すように、後面の取付孔39を利用して支柱13に取り付けられており、下面の取付孔38は利用せず、この下面の取付孔38はカバー40によって閉塞されている。なお、支柱13への取り付けに下面の取付孔38を利用する場合には、後面の取付孔39が同様のカバーによって閉塞される。

上ケース32は、後側のケース部42と前側のケース部43とを有し、下ケース31に対して開閉または着脱可能に取り付けられている。

また、透光性カバー22は、例えば、透明あるいは半透明な樹脂やガラスなどの材料によって平板状に形成されている。透光性カバー22の外形は、下ケース31の開口部34の形状に対して相似形で、開口部34より少し大きい寸法に形成されている。透光性カバー22の周辺部にはパッキング45が取り付けられている。透光性カバー22は、下ケース31の内側から挿入れ、下ケース31の開口部34を形成する縁部上でかつ複数のボス36の内側にパッキング45を介して配置され、開口部34を閉塞する。

また、取付板23は、例えば、アルミニウムなどの金属材料や、熱伝導性に優れた樹脂材料によって、１枚の略平板状に一体形成されている。取付板23の外形は、下ケース31の開口部34の形状に対して相似形で、開口部34より少し大きい寸法に形成されている。

取付板23には、複数の発光モジュール24および複数のレンズ25を取り付ける平板部48、およびこの平板部48の周辺部から下方へ突出する周壁部49を備えている。

取付板23の平板部48には、複数の発光モジュール24および複数のレンズ25をそれぞれ取り付ける複数の取付面部50が一体に形成されている。すなわち、取付板23の前後方向に沿って複数の取付面部50が並んで配列される列が複数列形成され、また、左右方向に隣り合う列の各取付面部50は、その左右方向に対して、互いに並ばず、互いに前後方向にずれた位置に交互に形成されている。複数列の取付面部50のうち、中央側の列の取付面部50の数が、両側の列の取付面部50の数より多く形成されている。

複数の取付面部50は、開口部34からの光の照射方向へ向けて傾斜されている。本実施形態では、装置本体21の前方へ向けた方向であって、道路12の中央へ向けた方向に傾斜されているとともに、後側の取付面部50の傾斜角度が前側の取付面部50の傾斜角度より大きくなっている。なお、傾斜方向は、複数の取付面部50で同一でも異なっていてもよく、また、傾斜角度についても、複数の取付面部50で同一でも異なっていてもよい。

各取付面部50には、発光モジュール24を嵌め込んで位置決め保持する窪み部51が形成されているとともに、この窪み部51の両側付近に一対の位置決め孔52および一対の取付孔53が形成されている。さらに、各取付面部50の近傍には、取付板23を貫通する配線孔54が形成されている。

取付板23の周壁部49には、後面側を除く周面からフランジ55が突出されている。このフランジ55には、下ケース31の複数のボス36にねじ35で取り付けるための取付部56としての複数の取付孔57が形成されている。そして、取付板23が下ケース31に取り付けられることにより、下ケース31と取付板23の周壁部49との間で、パッキング45を介して透光性カバー22を挟み込んで保持する。

取付板23の複数の取付面部50のうち周辺部に位置する各取付面部50と、フランジ55の各取付部56とが、１対１の関係で互いに近い位置にそれぞれ配置されている。

取付板23の内面、すなわち平板部48の下面や周壁部49の内周面は、反射率の高い反射面に形成されている。反射面は、鏡面としたり、白色に塗装することにより、反射率を高くすることができる。

また、発光モジュール24は、基板60、この基板60の一面である表面に形成された発光部61、および基板60の表面に実装されたコネクタ62を有している。

基板60は、例えば、熱伝導性に優れたアルミニウムなどの金属あるいはセラミックスなどの材料によって板状に形成されている。

発光部61は、基板60上に実装されたＬＥＤ素子やＥＬ素子などの複数の半導体発光素子63を有している。本実施形態において、発光モジュール24は、半導体発光素子63としてＬＥＤ素子を用いたＣＯＢ（Chip On Board）モジュールで構成されている。この発光モジュール24では、複数のＬＥＤ素子が基板60上にマトリクス状に配列されて実装されているとともに、これら複数のＬＥＤ素子が電気的に接続され、さらに、複数のＬＥＤ素子を一体に覆う蛍光体層が形成されている。例えば、青色光を発するＬＥＤ素子の場合、蛍光体層はＬＥＤ素子が発した青色光によって励起されて主に黄色光を発する蛍光体を含有したシリコーン樹脂を囲み部の内側に充填して形成されている。これにより、蛍光体層の表面である発光面61aから青色光と黄色光とが混色された白色系の光が放出される。なお、コネクタ62は、複数のＬＥＤ素子に電気的に接続されている。

そして、発光モジュール24は、取付板23の取付面部50に形成された窪み部51に嵌め込まれることにより、取付板23に位置決め保持されるように構成されている。

また、レンズ25は、例えば、透明な樹脂あるいはガラスによって形成されている。レンズ25には、取付板23の取付面部50に取り付けられる基部65、およびこの基部65から突出して設けられた一対のレンズ部66が形成されている。

基部65には、取付面部50の一対の位置決め孔52に嵌り込む一対の突起（図示せず）が設けられているとともに、一対のねじ67により取付面部50に取り付けるための一対の挿通孔68が設けられている。各ねじ67は、挿通孔68を通じて取付面部50の各取付孔53に螺着され、レンズ25を取付面部50に締め付け固定する。このとき、レンズ25が取付面部50の窪み部51に配置されている発光モジュール24に当接し、レンズ25と取付面部50の窪み部51との間に発光モジュール24を挟み込んで保持するとともに、発光モジュール24を取付板23に圧着させる。

各レンズ部66は基部65から半球形状に突出された凸レンズであり、一対のレンズ部66が左右方向に並んで形成されている。これにより、レンズ25は、発光モジュール24の発光部61からの光を左右方向に広げる配光特性であって、道路12に沿った方向（走行方向）に広げる配光特性を有している。

なお、図２には１つの発光モジュール24に対応して１つの取付面部50に取り付けられた１つのレンズ25を示すが、レンズ25は、全ての発光モジュール24に対応して全ての取付面部50に取り付けられる。

また、点灯回路26は、例えば、交流電力を入力し、直流電力に変換して各発光モジュール24の半導体発光素子63に供給する。点灯回路26は、回路基板71、およびこの回路基板71に実装された複数の回路部品72を備えている。そして、点灯回路26は、装置本体21内で取付板23より上側に配置され、すなわち、上ケース32のケース部43内に取り付けられている。

各発光モジュール24と点灯回路26とはハーネス73によって電気的に接続されている。ハーネス73は、複数の発光モジュール24に接続される複数のコネクタ74、点灯回路26に接続されるコネクタ75、これら複数のコネクタ74およびコネクタ75を順次直列に接続する電線76とを備えている。各コネクタ75は、取付板23の上側から配線孔54を通じて取付板23の下面に引き出され、各発光モジュール24のコネクタ62に接続される。本実施形態では、図３に示すように、２つのハーネス73が用いられ、複数の発光モジュール24が各ハーネス73毎に直列に接続される２つの直列回路が構成されている。

次に、照明装置11の組立について説明する。

取付板23の各取付面部50の窪み部51に各発光モジュール24を嵌め込んで取り付ける。さらに、各取付面部50に各レンズ25を配置し、ねじ67をレンズ25の挿通孔68を通じて取付面部50の取付孔53に螺着し、レンズ25を取付面部50に固定する。このとき、レンズ25が取付面部50の窪み部51に配置されている発光モジュール24に当接し、レンズ25と取付面部50の窪み部51との間に発光モジュール24を挟み込んで保持するとともに、発光モジュール24を取付板23に圧着させる。

ハーネス73の各コネクタ74を取付板23の上側から配線孔54を通じて取付板23の下側に通し、各発光モジュール24のコネクタ62に接続する。

下ケース31の内側から、パッキング45を装着した透光性カバー22を下ケース31の開口部34を形成する縁部上でかつ複数のボス36の内側に配置するとともに、その透光性カバー22上に取付板23を被せ、複数のねじ35を取付板23の各取付孔57を通じて各ボス36に螺着し、取付板23を下ケース31に固定する。これにより、下ケース31と取付板23の周壁部49との間で、パッキング45を介して透光性カバー22を挟み込んで保持し、下ケース31の開口部34を液密に閉塞する。

ハーネス73のコネクタ75を上ケース32のケース部43に取り付けられている点灯回路26に接続し、ケース部43を下ケース31に組み合わせる。さらに、上ケース32のケース部42を下ケース31に組み合わせる。

そして、図６に示すように、照明装置11は支柱13の上端に取り付けられ、支柱13内に配線される電源線が照明装置11の点灯回路26に電気的に接続され、電源線を通じて点灯回路26に給電可能としている。

照明装置11の点灯回路26に給電されることにより、点灯回路26から各発光モジュール24に点灯電力を供給し、各発光モジュール24が点灯する。各発光モジュール24の点灯により、各発光モジュール24の発光部61から放射される光は、レンズ25に入射し、レンズ25によって所定の配光に制御されてレンズ25から出射され、透光性カバー22を透過して装置本体21の開口部34から放出され、道路12に照射される。

取付板23の各取付面部50が開口部34からの光の照射方向へ向けて傾斜されており、すなわち、取付板23の各取付面部50が装置本体21の前方へ向けた方向であって、道路12の中央へ向けた方向に傾斜されている。これら取付面部50にそれぞれ取り付けられた発光モジュール24およびレンズ25も同様に傾斜されている。そのため、照明装置11が設置されている道路12の路肩側から道路12の中央域へ向かう光を増加させ、照明装置11から離れている道路12の中央域も照明できる。

レンズ25は道路12に沿った方向に光を広げる配光特性を有するため、道路12に沿った広い範囲を明るく照明できる。

取付板23の左右方向に隣り合う列の各取付面部50は、その左右方向に対して、互いに並ばず、互いに前後方向にずれた位置に交互に形成されている。これら取付面部50に取り付けられた発光モジュール24およびレンズ25についても、左右方向に対して、互いに並ばず、互いに前後方向にずれた位置に交互に配置されている。そのため、レンズ25から左右方向へ向けて出射する光が隣り合う列のレンズ25に入射して遮られることがなく、照明装置11から左右方向への所望の配光が得られる。つまり、道路12に沿った広い範囲を照明できる。

したがって、照明装置11では、発光モジュール24およびレンズ25の向きの工夫、レンズ25の配光特性の工夫、発光モジュール24およびレンズ25の配置の工夫により、道路12の適切な範囲を照明できる。

また、１枚の平板状の取付板23に複数の発光モジュール24および複数のレンズ25を取り付ける構造であるため、構造を簡単にでき、組立性もよくできる。

単に、１枚の取付板23に複数の発光モジュール24および複数のレンズ25を取り付けただけでは、所望の配光が得られない場合があるが、その場合には、取付面部50を傾斜させてこの取付面部50に取り付けられる発光モジュール24およびレンズ25を光の照射方向に向けたり、レンズ25の配光特性を調整することにより、所望の配光が得られる。

したがって、本実施形態の照明装置11によれば、複数の発光モジュール24を用いて、所望の配光が得られるとともに、構造を簡単にできて小形にすることができる。

さらに、装置本体21内に配置される１枚の平板状の取付板23の下面に複数の発光モジュール24および複数のレンズ25に取り付ける構造を採用することにより、装置本体21内には取付板23の上方に空間が形成され、この空間に点灯回路26を収容でき、照明装置11を小形化できる。

また、レンズ25により配光制御する所定の配光方向に隣り合う発光モジュール24は、その配光方向に対して互いにずれた位置に配置されているため、レンズ25から所定の配光方向へ向けて出射する光が隣り合うレンズ25に入射して遮られることがなく、所望の配光が得られる。

また、発光モジュール24を取り付ける取付板23の取付面部50を開口部34からの光の照射方向へ向けて傾斜させているため、照射方向への向かう光を増加させ、所望の配光が得られる。

また、装置本体21の開口部34と透光性カバー22と取付板23との外形状がそれぞれ相似形に形成されているため、装置本体21と取付板23との間に透光性カバー22を挟み込んで固定することができ、透光性カバー22を固定するための専用の構造が必要なく、透光性カバー22の全周を装置本体21および取付板23に対して均一な圧力で挟み込み、防水性能を向上できる。

また、各発光モジュール24を、取付板23の各取付部56の近傍位置にそれぞれ配置するため、各発光モジュール24が点灯時に発生する熱を各取付部56を通じて装置本体21に効率よく熱伝導することができ、発光モジュール24の温度上昇を抑制することができる。なお、装置本体21には取付板23を取り付けるためにボス36を設けているため、例えば装置本体21に取付板23を取り付けるための取付部分を取付板23の外形に沿って広い範囲に形成する場合に比べて、軽量化することができる。ただし、放熱性の向上のために、装置本体21に取付板23を取り付けるための取付部分を取付板23の外形に沿って広い範囲に設けてもよい。

さらに、複数列の取付面部50のうち、中央側の列の取付面部50の数が、両側の列の取付面部50の数より多く形成されている。これら取付面部50に取り付けられた発光モジュール24およびレンズ25についても、中央側の列の取付面部50の数が、両側の列の取付面部50の数より多くに配置されている。そのため、取付板23が、前後方向に対して取付板23の中央が長く、取付板23の両側が短い形状であっても、取付板23の熱の均一化を図ることができる。

なお、前記実施形態では、取付板23の平板部48に対して取付面部50を光の照射方向へ向けて傾斜させたが、取付板23の平板部48に対して取付面部50を平行（面一）に形成し、取付板23自体を光の照射方向へ向けて傾斜させてもよい。この場合にも、照明装置11が設置されている道路12の路肩側から道路12の中央域へ向かう光を増加させ、照明装置11から離れている道路12の中央域も照明できる。

また、照明装置11は、道路灯に限らず、他の照明用途にも使用できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

11 照明装置
21 装置本体
22 透光性カバー
23 取付板
24 発光モジュール
25 レンズ
26 点灯回路
34 開口部
50 取付面部
56 取付部
63 半導体発光素子

Claims

下面に開口部を有する装置本体と；
下面が前記開口部に対向するように前記装置本体内に配置された平板状の取付板と；
半導体発光素子を有し、前記取付板の下面に取り付けられた複数の発光モジュールと；
これら発光モジュール毎に設けられ、前記発光モジュールからの光の配光を制御する複数のレンズと；
前記装置本体内で前記取付板より上側に配置され、前記発光モジュールを点灯させる点灯回路と；
前記装置本体の前記開口部を覆う透光性カバーと；
を具備し、
前記装置本体の前記開口部と前記取付板と前記透光性カバーとは外形状が相似形に形成されており、前記装置本体と前記取付板との間に前記透光性カバーを挟み込んで固定している
ことを特徴とする照明装置。
前記レンズにより配光制御する所定の配光方向に隣り合う前記発光モジュールは、その配光方向に対して互いにずれた位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
前記取付板は、この取付板の下面に前記発光モジュールを取り付ける取付面部を有し、この取付面部が前記開口部からの光の照射方向へ向けて傾斜されている
ことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
前記取付板は、前記装置本体に取り付ける複数の取付部を有し、
前記発光モジュールは、前記取付板の複数の取付部の近傍位置にそれぞれ配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の照明装置。