JP5879554B2 - 照明装置及び浴室照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子を用いた照明装置、及び浴室換気扇一体型の浴室照明装置に関するものである。

従来の浴室照明の一例として、浴室内の空気を排気する換気扇と一体形成されている浴室換気扇一体型の浴室照明装置が知られている。具体的には、浴室の天井に設置されるルーバーの中央に照明装置を配置したものが知られている。

上記構成の浴室換気扇一体型の照明装置には、発光モジュールとしてＬＥＤモジュールが採用される場合がある。また、絶縁性の観点からＬＥＤモジュールを保持するハウジングは樹脂で形成される場合がある。

特開２００８−３０９４５３号公報 特開２００５−１５８７４６号公報

しかしながら、発熱量の多いＬＥＤモジュールに対して、樹脂製のハウジングの放熱性能は十分とは言えない。ＬＥＤモジュールを用いた照明装置の放熱構造は、例えば、特許文献１、２等に開示されているが、浴室換気扇一体型の浴室照明装置に適用する場合には、以下のような課題が生じ得る。

例えば、放熱性能を高めるために放熱板を大きくすると、拡散板とＬＥＤモジュールとの距離が近くなり、輝点が発生するという別の課題が生じ得る。さらに、上記構成の照明装置を湿度の高い環境下で使用する場合において、ハウジングの内部で結露が発生し、光学部材の劣化及び電気的な安全の低下等が懸念される。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、高い放熱性能を確保すると共に、内部の結露を抑制することによって、電気的及び光学的に長寿命な照明装置及び浴室照明装置を提供することを目的とする。

本発明の一形態に係る照明装置は、発光モジュールと、内部空間に前記発光モジュールを保持する筐体と、前記筐体の内部空間と外部空間との間で吸排気を行う吸排気部と、前記発光モジュールの点灯中に外部空間から内部空間に吸気し、前記発光モジュールの消灯中に内部空間から外部空間に排気するように、前記吸排気部を制御する制御部とを備える。

上記構成によれば、発光モジュールの点灯時には低温の空気を吸入して冷却を行い、発光モジュールの消灯時には高湿の空気を排出して結露の発生を抑制することができる。その結果、高い放熱性能を確保すると共に、電気的及び光学的な長寿命を実現することができる。

一例として、前記吸排気部は、ファンであってもよい。そして、前記制御部は、前記発光モジュールの点灯中に、前記ファンを一方方向に回転させて吸気させ、前記発光モジュールの消灯中に、前記ファンを他方方向に回転させて強制排気させてもよい。

他の例として、前記吸排気部は、ファンであってもよい。そして、前記制御部は、前記発光モジュールの点灯中に、前記ファンを一方方向に回転させて吸気させ、前記発光モジュールの消灯中に、前記ファンを停止させて、内部空間と外部空間との温度勾配を利用して自然排気させてもよい。なお、「ファンを停止させる」とは、制御部が積極的にファンを駆動させないことを指しているに過ぎず、他の動力（例えば、照明装置から排気される空気）によってファンが駆動されることを妨げない。

さらに、前記吸排気部は、吸気に含まれる水蒸気を除去する吸湿部を備えてもよい。これにより、照明装置の内部に侵入する水蒸気の量を削減できるので、より効果的に結露を防止することができる。

また、前記筐体は、内部空間を第１の空間と第２の空間とに区画する隔壁を備えてもよい。前記隔壁には、前記第１及び第２の空間を連通させる連通孔が形成されていてもよい。そして、前記発光モジュールは前記第１の空間に配置され、前記吸排気部及び前記制御部は第２の空間に配置されてもよい。発光モジュールと制御部とを別空間に配置することにより、発光モジュールから発せられる熱によって、制御部が故障や誤動作するのを防止することができる。

さらに、該照明装置は、前記第２の空間に配置され、熱を放熱する放熱部と、前記第１の空間に配置され、前記発光モジュールが発する熱を前記放熱部に伝熱する伝熱部とを備えてもよい。そして、前記吸排気部は、前記放熱部に対面する位置に配置されてもよい。これにより、発光モジュールから吸排気部に至る経路に熱勾配が生じるので、さらに放熱性が向上する。

また、前記筐体は、開口部を有し、内部に前記発光モジュールを保持するハウジングと、前記ハウジングの開口部に取り付けられて、前記発光モジュールから出力される光を透過させる透光板とで構成されてもよい。

また、前記ハウジングと前記透光板との接触部分は、封止部材で封止されてもよい。これにより、特に浴室用照明等に用いられる場合に、シャワー等の飛沫が直接照明装置内部に侵入するのを防止することができる。

さらに、前記制御部は、ユーザからの指示を受け付けて、前記発光モジュールを点灯又は消灯させてもよい。

本発明の一形態に係る浴室照明装置は、浴室の天井に設置される照明装置である。具体的には、上記記載の照明装置と、前記照明装置に隣接して設置され、浴室内の空気を排気するルーバーとを備える。

本発明によれば、高い放熱性能を確保すると共に、内部の結露を抑制することによって、電気的及び光学的に長寿命な照明装置及び浴室照明装置を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る浴室照明装置の概略斜視図である。 本発明の一実施形態に係る照明装置の分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る照明装置の断面図である。 図３のＰ部の拡大図である。 制御回路による処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る浴室照明装置を説明する。

まず、図１は、本発明の一実施形態に係る浴室照明装置１０の概略斜視図である。浴室照明装置１０は、典型的には、浴室の天井に設置される浴室換気扇一体型の照明装置であって、浴室内の空気を排気するルーバー２０と、ルーバー２０に隣接（この例では中央）して設置されて浴室内を照らす照明装置１００とを備える。ルーバー２０は、羽板と呼ばれる長尺板状の部材を複数組み合わせて構成されるものであり、浴室内の空気が、隣接する羽板の間の隙間を通ってエアダクト３０に排出される。

また、浴室照明装置１０の裏面（すなわち、天井裏）には、エアダクト３０と、換気扇４０とが設けられている。すなわち、換気扇４０を回転させることにより、浴室内の空気がルーバー２０及びエアダクト３０を通って屋外に排気される。

次に、図２〜図４を参照して、本発明の一実施形態に係る照明装置１００を説明する。図２は照明装置１００の分解斜視図、図３は照明装置１００の断面図、図４は図３のＰ部の拡大図である。

照明装置１００は、ＬＥＤモジュール１１０と、第１のハウジング１２０と、第２のハウジング１３０と、透光板１４０と、制御回路１５０と、ファン１６０と、ヒートシンク１７０と、放熱板１８０と、ヒートパイプ１９０と、蓋２００とを主に備える。

ＬＥＤモジュール１１０は、半導体発光素子からなる光源であって、所定の光を放出する発光モジュール（発光ユニット）である。ＬＥＤモジュール１１０は、矩形状のセラミックス基板１１１と、当該セラミックス基板１１１の片面にマトリクス状に実装された複数のＬＥＤチップ１１２と、ＬＥＤチップ１１２を封止するための封止樹脂（図示省略）とによって構成されている。封止樹脂には、所定の蛍光体粒子が分散されており、蛍光体粒子によってＬＥＤチップ１１２から出力される光が所望の色に変換される。

本実施形態では、ＬＥＤチップ１１２に青色の光を発光する青色ＬＥＤを用いる。より具体的には、ＩｎＧａＮ系の材料によって構成され、中心波長が４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの窒化ガリウム系の半導体発光素子等を用いることができる。但し、半導体発光素子は上記の例に限定されず、半導体レーザ及び有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等、他の半導体発光素子を用いてもよい。

また、本実施形態では、蛍光体粒子に黄色蛍光体粒子を用いる。より具体的には、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体材料、黄色蛍光体微粒子をシリコーン樹脂に分散させた蛍光体含有樹脂を用いることができる。これにより、黄色蛍光体は青色ＬＥＤの青色発光光によって励起されて黄色光を放出する。その結果、当該黄色光と青色ＬＥＤの青色光とによって白色光がＬＥＤモジュール１１０から放出される。

第１のハウジング１２０には、設置された際に鉛直下側に位置する面に開口部１２１が形成され、この開口部１２１が透光板１４０で閉鎖されることによって、内部に第１の空間が形成される。第１のハウジング１２０と透光板１４０とで形成される第１の空間には、ＬＥＤモジュール１１０と、放熱板１８０とが配置される。具体的には、開口部１２１に対面する面に放熱板１８０が設置され、放熱板１８０にＬＥＤモジュール１１０が取り付けられる。また、第１のハウジング１２０の内壁面は、ＬＥＤモジュール１１０から出力される光を反射して、透光板１４０に導く反射面となっている。

この第１のハウジング１２０を構成する材料は特に限定されないが、例えば、樹脂によって形成することにより、照明装置１００の絶縁性を確保することができる。また、第２のハウジング１３０及び蓋２００も第１のハウジング１２０と同一の材料で形成することができる。

第２のハウジング１３０は、設置された際に鉛直下側に位置する面に開口部１３１が形成され、この開口部１３１が蓋２００で閉鎖されることによって、内部に第２の空間が形成される。そして、第２のハウジングと蓋２００とで形成される第２の空間には、制御回路１５０と、ヒートシンク１７０とが配置される。

さらに、第２のハウジング１３０の壁面（この例では、開口部１３１に対面する壁面）には、貫通孔１３４が形成されている。そして、この貫通孔１３４にファン１６０が取り付けられ、第２の空間内のファン１６０に対面する位置にヒートシンク１７０が設置されている。

上記の第１及び第２のハウジング１２０、１３０でハウジングを構成する。さらに、第１及び第２のハウジング１２０、１３０と、透光板１４０と、蓋２００とで筐体を構成する。そして、第１及び第２のハウジング１２０、１３０それぞれの相手側に接する壁面１２２、１３２（すなわち、第２のハウジング１３０に接する第１のハウジング１２０の壁面１２２と、第１のハウジング１２０に接する第２のハウジング１３０の壁面１３２とを指す。）は、ハウジングの内部空間を第１及び第２の空間に区画する隔壁として機能する。また、この隔壁には、第１及び第２の空間を連通させる連通孔１２３、１３３が形成されている。

但し、この隔壁は必須の構成要素ではなく、省略することができる。すなわち、１つのハウジングの内部空間に、ＬＥＤモジュール１１０、制御回路１５０、ファン１６０等を配置してもよい。しかしながら、図３に示されるように、ＬＥＤモジュール１１０を第１の空間に、制御回路１５０を第２の空間にそれぞれ配置することにより、ＬＥＤモジュール１１０から発せられる熱の影響が直接的に制御回路１５０に及ぶのを防止できるので、制御回路１５０の故障等を有効に防止することができる。

透光板１４０は、ＬＥＤモジュール１１０から出力される光を浴室内に透過させる平板状の部材である。この透光板１４０のＬＥＤモジュール１１０に対面する側の面（図２の下面）は、ＬＥＤモジュール１１０から出力される光を拡散させる皮膜でコーティングされているコーティング面である。

この透光板１４０を構成する材料は特に限定されないが、例えば、アクリル樹脂を採用することができる。また、コーティング面の皮膜は、例えば、シリカ、又は炭酸カルシウム等の粉末を含む溶液を透光板１４０の表面に塗膜することによって、形成することができる。

制御回路（制御部）１５０は、ＬＥＤモジュール１１０を点灯させる点灯回路と、ファン１６０を駆動させる駆動回路とを備える。点灯回路として機能する制御回路１５０は、交流電源（図示省略）から供給される交流電流を直流電流に変換する整流回路と、ユーザからの指示を受け付けて、整流回路で変換された直流電流をＬＥＤモジュール１１０に供給するか否かを切り替える（すなわち、ＬＥＤモジュール１１０を点灯又は消灯させる）スイッチとを含む。具体的には、整流回路は、４個のツェナダイオードを用いたダイオードブリッジで構成される。一方、駆動回路として機能する制御回路１５０は、ＬＥＤモジュール１１０の点灯状態に応じて、ファン１６０の駆動を制御する。具体的な制御の内容は後述する。

ファン（吸排気部）１６０は、第２のハウジング１３０の壁面に形成された貫通孔１３４に取り付けられ、制御回路１５０の制御に従って、筐体の内部空間と外部空間との間で吸排気を行う。具体的には、ＬＥＤモジュール１１０の点灯中に外部空間から内部空間に空気を吸入（吸気）し、ＬＥＤモジュール１１０の消灯中に内部空間から外部空間に空気を排出（排気）する。

なお、ファン１６０によって照明装置１００の内部空間に吸入される空気は、主にルーバー２０を通じて浴室から排気された空気であって、水蒸気を多く含んでいる。そこで、ファン１６０は、吸気に含まれる水蒸気を除去する除水フィルタ等の吸湿部を備えるのが望ましい。

なお、本実施形態では、吸排気部の一例としてファン１６０を説明したが、照明装置１００の内部空間と外部空間との間で吸排気を行える手段であれば、どのようなものであってもよい。

ヒートシンク１７０は、例えば、図４に示されるように、ヒートパイプ１９０に取り付けられた複数のフィンで構成される。そして、ヒートシンク１７０は、第２のハウジング１３０内（第２の空間内）で、且つファン１６０に対面する位置に配置される。これにより、ファン１６０の回転で生じる対流によって、ヒートシンク１７０の熱が効率よく放熱される。

放熱板１８０は、例えば、図３に示されるように、板状の部材であって、ＬＥＤモジュール１１０を保持し、第１のハウジング１２０内（第１の空間内）に配置される。ヒートパイプ１９０は、例えば、図４に示されるように、内部に空洞１９１を有する棒状部材である。この空洞１９１には、熱伝導性の高い気体又は液体等が封入されていてもよい。そして、ヒートパイプ１９０は、隔壁を貫通して、ヒートシンク１７０及び放熱板１８０を接続する。すなわち、放熱板１８０及びヒートパイプ１９０は、ＬＥＤモジュール１１０が発する熱をヒートシンク（放熱部）１７０に伝熱する伝熱部として機能する。

ＬＥＤモジュール１１０の点灯時において、ＬＥＤモジュール１１０に接する放熱板１８０は相対的に高温となり、ファン１６０によって冷却されるヒートシンク１７０は相対的に低温となる。すなわち、放熱板１８０とヒートシンク１７０との間に温度勾配が生じるので、ＬＥＤモジュール１１０が発する熱は第１の空間内に留まらず、放熱板１８０、ヒートパイプ１９０、及びヒートシンク１７０を通じて効率よく放熱される。

なお、ヒートシンク１７０、放熱板１８０、及びヒートパイプ１９０を構成する材料は特に限定されないが、例えば、アルミニウム合金等の熱伝導性の高い金属材料、或いは熱伝導性樹脂によって構成される。

次に、図５を参照して、制御回路１５０によるファン１６０の制御の具体例を説明する。図５は、制御回路１５０による処理の流れを示すフローチャートである。まず、制御回路１５０は、ユーザによる操作を受け付けたときに、ＬＥＤモジュール１１０が点灯状態になったか、或いは消灯状態になったかを判断する（Ｓ１１）。

ここで、ＬＥＤモジュール１１０が点灯状態である場合、照明装置１００の内部空間はＬＥＤモジュール１１０から発せられる熱によって、外部空間より高温となっている。そこで、ＬＥＤモジュール１１０が点灯状態になったと判断した場合（Ｓ１１でＹｅｓ）、制御回路１５０は、ファン１６０を一方方向に回転させる（Ｓ１２）。このときのファン１６０の回転方向は、照明装置１００の外部空間から内部空間に吸気される方向である。

これにより、ファン１６０を通じて吸入された外気によって、照明装置１００の内部が冷却される。ここで、外気には、水蒸気が大量に含まれている。しかしながら、照明装置１００の内部は高温であるので、水蒸気が水滴となって照明装置１００の内部に付着することはない。

なお、制御回路１５０は、ファン１６０を一方方向に回転させるために、ファン１６０を駆動させるモータに電流（第１の電流）を供給する。この電流の供給は、ＬＥＤモジュール１１０が消灯状態になるまで継続される。

一方、ＬＥＤモジュール１１０が消灯状態となった場合、照明装置１００の内部の温度は徐々に下がっていく。そうすると、水蒸気が水滴に変化して、照明装置１００の内部に付着するおそれがある。そこで、ＬＥＤモジュール１１０が消灯状態になったと判断した場合（Ｓ１１でＮｏ）、制御回路１５０は、ファン１６０を他方方向に回転させる（Ｓ１３）。このときのファン１６０の回転方向は、照明装置１００の内部空間から外部空間に排気される方向、すなわち、ステップＳ１２の場合とは逆方向である。

これにより、大量の水蒸気を含む空気をファン１６０を通じて排出することができるので、温度の低下に伴って発生する水滴によって、制御回路１５０がショートしたり、透光板１４０のコーティング面の皮膜が剥がれたりするのを有効に防止することができる。

なお、制御回路１５０は、ファン１６０を他方方向に回転させるために、ファン１６０を駆動させるモータに第１の電流とは反対向きの電流（第２の電流）を供給する。この電流の供給は、所定の条件を満たした場合に停止する。所定の条件とは、例えば、予め定められた時間が経過したことであってもよいし、照明装置１００の内部空間と外部空間との温度差が所定の値以下になったことであってもよい。

図５のステップＳ１３では、ファン１６０を他方方向に回転させることによって、照明装置１００内部の空気を強制排気させる例を示したが、本発明はこれに限定されず、温度勾配を用いて自然排気させてもよい。

具体的には、照明装置１００の周辺には、第１の空間の温度＞第２の空間の温度＞外部空間の温度という温度勾配が生じている。そこで、ＬＥＤモジュール１１０が消灯状態になったと判断した場合（Ｓ１１でＮｏ）、制御回路１５０は、ファン１６０への駆動力（すなわち、電力）の供給を停止する。これにより、照明装置１００内部の空気は、第１の空間から連通孔１２３、１３３を通じて第２の空間に移動し、ファン１６０が設置されている貫通孔１３４を通じて外部空間に排出される。

上記のように、ＬＥＤモジュール１１０の点灯時には低温の空気を吸入して冷却を行い、ＬＥＤモジュール１１０の消灯時には高湿の空気を排出して結露の発生を抑制することにより、高い放熱性能を確保すると共に、電気的及び光学的に長寿命な照明装置１００を得ることができる。

なお、ファン１６０を通じて吸排気を行うためには、ファン１６０が設置されている貫通孔１３４の他に、照明装置１００の内部空間と外部空間とを連通させる貫通孔が必要となる。この貫通孔の一例として、例えば、第１のハウジング１２０と透光板１４０との接触部分の隙間を利用することができる。通常、第１のハウジング１２０と透光板１４０とは、互いに当接しているだけなので、両者の間には微小な隙間が存在する。そこで、この隙間を上記の貫通孔として利用すれば、他の場所に積極的に貫通孔を形成しなくても、上記の効果を得ることができる。

しかしながら、第１のハウジング１２０と透光板１４０との接触部分（両部材の間の隙間）は、封止部材で封止しておくのが望ましい。これにより、例えば、シャワーの飛沫が照明装置１００に達したとしても、内部空間に水滴が侵入するのを有効に防止することができる。この場合、第１及び第２のハウジング１２０、１３０の壁面に貫通孔を別途設ける必要がある。貫通孔の位置は特に限定されないが、照明装置１００の内部全域で対流を起こさせるためには、第１のハウジング１２０の第２のハウジング１３０とは反対側の壁面に貫通孔を設けるのが望ましい。

また、上記の実施形態に係る照明装置１００は、浴室照明装置１０に用いられる例を示したが、これに限ることなく、他の用途、特に湿度の高い環境で用いられる場合に有利な効果を奏する。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

本発明は、特に湿度の高い環境で用いられる照明装置に有利に利用される。

１０ 浴室照明装置
２０ ルーバー
３０ エアダクト
４０ 換気扇
１００ 照明装置
１１０ ＬＥＤモジュール
１１１ セラミックス基板
１１２ ＬＥＤチップ
１２０ 第１のハウジング
１２１，１３１ 開口部
１２２，１３２ 壁面
１２３，１３３ 連通孔
１３０ 第２のハウジング
１３４ 貫通孔
１４０ 透光板
１５０ 制御回路
１６０ ファン
１７０ ヒートシンク
１８０ 放熱板
１９０ ヒートパイプ
１９１ 空洞
２００ 蓋

Claims (10)

1. 浴室に設置される照明装置であって、
   発光モジュールと、
   内部空間に前記発光モジュールを保持する筐体と、
   前記筐体の内部空間と外部空間との間で吸排気を行う吸排気部と、
   前記吸排気部を制御する制御部とを備え、
   前記吸排気部は、前記制御部の制御に基づいて、前記発光モジュールの点灯中に外部空間から内部空間に吸気し、前記発光モジュールの消灯中に内部空間から外部空間に水蒸気を含む空気を排気する
   照明装置。
2. 前記吸排気部は、ファンであり、
   前記制御部は、
   前記発光モジュールの点灯中に、前記ファンを一方方向に回転させて吸気させ、
   前記発光モジュールの消灯中に、前記ファンを他方方向に回転させて強制排気させる
   請求項１に記載の照明装置。
3. 前記吸排気部は、ファンであり、
   前記外部空間は、前記内部空間よりも上方に位置し、
   前記制御部は、
   前記発光モジュールの点灯中に、前記ファンを一方方向に回転させて吸気させ、
   前記発光モジュールの消灯中に、前記ファンを停止させて、内部空間と外部空間との温度勾配を利用して自然排気させる
   請求項１に記載の照明装置。
4. 前記吸排気部は、さらに、吸気に含まれる水蒸気を除去する吸湿部を備える
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 前記筐体は、内部空間を第１の空間と第２の空間とに区画する隔壁を備え、
   前記隔壁には、前記第１及び第２の空間を連通させる連通孔が形成されており、
   前記発光モジュールは、前記第１の空間に配置され、
   前記吸排気部及び前記制御部は、第２の空間に配置される
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 該照明装置は、さらに、
   前記第２の空間に配置され、熱を放熱する放熱部と、
   前記第１の空間に配置され、前記発光モジュールが発する熱を前記放熱部に伝熱する伝熱部とを備え、
   前記吸排気部は、前記放熱部に対面する位置に配置されている
   請求項５に記載の照明装置。
7. 前記筐体は、
   開口部を有し、内部に前記発光モジュールを保持するハウジングと、
   前記ハウジングの開口部に取り付けられて、前記発光モジュールから出力される光を透過させる透光板とで構成される
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の照明装置。
8. 前記ハウジングと前記透光板との接触部分は、封止部材で封止されている
   請求項７に記載の照明装置。
9. 前記制御部は、さらに、ユーザからの指示を受け付けて、前記発光モジュールを点灯又は消灯させる
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の照明装置。
10. 浴室の天井に設置される浴室照明装置であって、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の照明装置と、
    前記照明装置に隣接して設置され、浴室内の空気を排気するルーバーとを備える
    浴室照明装置。

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