JP6036119B2 - 照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、屋外設置型の照明器具に係り、特に氷柱が生じ易い寒冷地での使用に適した照明器具に関する。

屋外に設置され路面を照明する照明器具の一つに、街路を照明する防犯灯が知られている。また近年では、ＬＥＤを光源とした防犯灯が提案、及び実用化されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−７９５９９号公報

ところで、屋外に照明器具を設置して使用した場合、寒冷地では器具本体に氷柱が形成されることがある。このような氷柱が器具本体の照射開口を囲むように形成されると、照射光が遮られてしまい街路を適切に照明できなくなる。
特に、ＬＥＤを光源とした照明器具では、通常、ＬＥＤの発熱を外部に放熱するための放熱フィンが器具本体の天面等の外側面に形成されている。このため、寒冷地で屋外使用すると、器具本体に雪が降り積もった場合には、この雪が放熱フィンに集まったＬＥＤの熱で融かされ器具本体の外縁から水滴となって滴下し、器具本体の底面側の照射開口の周囲に氷柱が形成され易くなる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、氷柱の形成が抑えられる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、発光素子が設けられた発光素子基板と、前記発光素子基板が一面に取り付けられ、前記発光素子基板の発光素子の発熱を他面に伝え、当該他面が器具本体の天面を構成し、側面が前記器具本体の外側面を構成するベース部と、前記ベース部の一面に前記側面の内側で取り付けられるグローブと、前記天面に一端が結合され前記器具本体の後端の側に他端が延び、前記天面を後端で先端の側より低くして支持し、前記発光素子基板に電力を供給する電源装置が収められた中空の柱状の支持アーム部と、を備え、前記発光素子基板が前記グローブで覆った略全域に配置され、前記支持アーム部は、前記電源装置の発熱を前記器具本体の後端に伝えて加熱する部位を備えたことを特徴とする照明器具を提供する。
また本発明は、上記照明器具において、前記天面の面内には、内部に溜まる水が前記器具本体の後端の側に向かう凹部が設けられていることを特徴とする。

また本発明は、上記照明器具において、前記天面の水を前記器具本体の後端に位置する側面から滴下させ、前記器具本体の後端に位置する側面と前記天面の間の温度差が抑えられていることを特徴とする。

また本発明は、上記照明器具において、前記発光素子の光を配光制御する光学部材を前記グローブの外側の面に設けたことを特徴とする。

また本発明は、上記照明器具において、前記発光素子基板を前記ベース部の側面の先端と略同じ高さ、又は下に配置したことを特徴とする。

本発明によれば、一面に発光素子基板が設けられたベース部の他面で器具本体の天面を構成したため、放熱フィン等を器具本体に設けなくとも当該天面から発光素子の発熱を放熱できる。
これに加え、寒冷地使用においては、器具本体の天面の熱で雪が融けることとなるが、ベース部の一面で発光素子基板をグローブで覆った略全域に延在させたことから、天面では側面に至る広範囲に熱が伝えられ、当該側面の温度が天面の温度に近い温度になる。この側面の中側にグローブが取り付けられることから、雪融け水は側面から滴下することとなるが、このとき、この側面の温度は、天面の温度、すなわち雪が融ける温度に近い温度となっているため、側面での氷柱形成が抑制される。
特に、天面が傾斜するため、この傾斜に対応する所定の側面に雪融け水が誘導される。これにより、天面の温度との温度差を抑えるべき側面を限定でき設計が容易となる。

本発明の実施形態に係る防犯灯の設置態様を示す図である。 防犯灯の上方斜視図である。 防犯灯の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は正面図、（Ｅ）は背面図である。 図３（Ｃ）のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図４（Ｃ）のＶ−Ｖ線断面図である。 防犯灯の分解斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本実施形態に係る防犯灯１の設置態様を示す図である。
防犯灯１は、図１に示すように、街路８の街路脇８Ａに立設された支柱９に取り付けられ、夜間に点灯し、街路８が延びる街路方向Ｇに広い範囲を照らす器具である。防犯灯１は、その照射範囲の全域において、街路８の路面８Ｒから所定高さ（例えば１．５メートル）で規定の明るさが得られるように設計されている。

図２は防犯灯１の上方斜視図である。また図３は防犯灯１の構成を示す図であり、図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は側面図、図３（Ｃ）は底面図、図３（Ｄ）は正面図、図３（Ｅ）は背面図である。
防犯灯１は、図１〜図３に示すように、器具本体３０と、支持アーム部３とを備えている。器具本体３０は概略板状に形成され、その底面３０Ａの略全域から照明光を照射する。
支持アーム部３は、器具本体３０の天面３０Ｂに設けられ、図１に示すように、この器具本体３０の底面３０Ａを街路８に対面させた姿勢で器具本体３０を支柱９に支持する。
この支持アーム部３は、図２、及び図３に示すように、アーム本体３Ａと、ブラケット７とを有する。アーム本体３Ａは中空の柱状体であり、その一端３Ｂが器具本体３０の天面３０Ｂに接続され、他端３Ｃには、支柱９への固定用のブラケット７が取り付けられている。

図４は図３（Ｃ）のＩＶ−ＩＶ線断面図、図５は図４（Ｃ）のＶ−Ｖ線断面図、また図６は防犯灯１の分解斜視図である。
器具本体３０は、これらの図に示すように、基板ベース部２と、ＬＥＤ基板２１と、グローブ６とを備えている。
基板ベース部２は、略矩形の厚さＴ（図４）が薄い箱型に形成されており、図６に示すように、その底面にはＬＥＤ基板２１を取り付ける取付面１０が設けられている。また基板ベース部２の上面は、器具本体３０の天面３０Ｂを構成し、この上面に、図４、及び図５に示すように、上記アーム本体３Ａが一体に形成されている。また基板ベース部２の天面３０Ｂの縁部から下方に垂直に上記厚さＴに対応した長さで延びた底面視矩形枠状の側面が器具本体３０の周りを囲む外側面３０Ｃを構成している。

ＬＥＤ基板２１は、略矩形の回路実装基板であり、例えば高熱伝導性のアルミニウム基板が用いられている。図６に示すように、ＬＥＤ基板２１の実装面２１Ａには、複数のＬＥＤ２２が実装されている。ＬＥＤ２２には、リフレクターの中にＬＥＤチップを配置し、樹脂で封止した、いわゆる表面実装型ＬＥＤが用いられている。ＬＥＤ２２は、実装面２１Ａ内に整列配置されており、特に、各々の発熱によって実装面２１Ａの全面が略均一な温度となる間隔で配置されている。

また、基板ベース部２の取付面１０は、このＬＥＤ基板２１と略同じ、或いは若干大きく構成され、この取付面１０にＬＥＤ基板２１の裏面全体を密着させて取り付けられる。この基板ベース部２は、少なくとも取付面１０の熱を天面３０Ｂに伝達可能な高熱伝導性を有する、例えばアルミニウム合金等の材料で形成されている。したがって、ＬＥＤ２２の発熱はＬＥＤ基板２１、及び取付面１０を通じて天面３０Ｂに伝わり外気に放熱される。このとき、天面３０Ｂには、少なくともＬＥＤ基板２１を含む広範囲に熱が伝えられるから、天面３０Ｂの略全面を使ってＬＥＤ２２の発熱が効率良く放熱される。

この天面３０Ｂには、上述のアーム本体３Ａを一体成型して設けており、図５、及び図６に示すように、このアーム本体３Ａの中に、電源装置３４が収められている。電源装置３４は、商用電力を直流電力に変換してＬＥＤ２２の点灯電力を生成する電源回路３５を備え、アーム本体３Ａの他端３Ｃから引き出された電線３８を通じて商用電力が供給されている。
アーム本体３Ａの内部には、図１に示すように、端部３Ｂ側の上部に、センサ用遮光窓を構成するブッシング３９が挿入されている。また、図４に示すように、アーム本体３Ａの内部のブッシング３９に対応する位置には、明るさセンサ４０が設けられている。明るさセンサ４０には、センサ用遮光窓を介して外部の光が入射され、明るさセンサ４０は、アーム本体３Ａの周囲の明るさを検知可能となっている。電源装置３４には、明るさセンサ４０の検知信号に基づき、周囲の明るさに応じて電源回路３５を制御し点灯／消灯を行う点灯回路が設けられており、これにより、自律的な点灯制御が行われる。

グローブ６は、基板ベース部２の底面の側を覆って閉塞する板状の透明部材であり、例えば樹脂材やガラスで形成されている。図６に示すように、この防犯灯１では、グローブ６が基板ベース部２の外側面３０Ｃから外に出ないように、基板ベース部２の底面よりも若干小さな板状に形成されており、その左右両側の縁部６Ａには、複数の爪部２５が設けられている。基板ベース部２の天面３０Ｂには、図５に示すように引掛孔２６が設けられており、引掛孔２６にグローブ６の爪部２５を引っ掛かけてグローブ６が基板ベース部２の底面を覆い、その縁部６Ａが外側面３０Ｃの内側を略隙間無く閉じるように取り付けられる。

この天面３０Ｂに設けた引掛孔２６は、図５に示すように、基板ベース部２の底面側に貫通するため、引掛孔２６から水が浸入し取付面１０に至る虞がある。そこで、この基板ベース部２は、引掛孔２６と取付面１０との間を通って、当該取付面１０を取り囲むようにパッキン嵌込溝１３が設けられており、このパッキン嵌込溝１３にパッキン１４（図６には図示せず）が嵌め込まれている。このパッキン１４がグローブ６に密着することで取付面１０がシールされ防水が図られる。
このとき、取付面１０とグローブ６の間の空間、すなわち、ＬＥＤ基板２１が配置されている空間は、パッキン１４によって断熱されることからグローブ６の側からＬＥＤ２２の発熱が放熱されず、その発熱の大部分が取付面１０を通じて天面３０Ｂに伝達されて放熱される。

この防犯灯１のグローブ６には、その外側の面内に、ＬＥＤ２２の各々に対応した位置にレンズ５が一体に設けられている。各々のレンズ５は、照射光の配光を制御する光学部材であり、これらのレンズ５をグローブ６の外側に設けることで、器具本体３０の底面３０Ａから天面３０Ｂまでの厚みＴ（すなわち、器具本体３０の外側面３０Ｃの高さ）が抑えられる。特に、板状のグローブ６とＬＥＤ基板２１との間には、ＬＥＤ２２を配置可能な程度の隙間があれば良いため、器具本体３０の厚みＴを非常に小さくできる。
なお、グローブ６は、板状に限らず、外側の面を球面形状としても良い。

この防犯灯１は、氷柱が発生し易い寒冷地で使用した場合でも、氷柱が形成され難くなっており、以下、この点について詳述する。
氷柱は、器具本体３０に積もった雪が融け、水滴が器具本体３０から滴下する時点で寒気に晒され氷結することで形成される。すなわち、氷柱が発生するには、雪が一旦融ける必要があることから、仮に器具本体３０の表面温度が雪を融かす温度に達しなければ氷柱は発生しない。しかしながら、高出力なＬＥＤ２２を光源とした場合には、その発熱により器具本体３０の温度が上昇して雪を融かすことから、何ら対策を施さなければ雪融け水により氷柱が形成される、という問題がある。
この問題は、単純には、雪融け水が器具本体３０から滴下する滴下位置をヒータ等で加熱し、滴下位置の温度を水が氷結しない温度に常に維持することで解決であるが、消費電力が増える、という問題がある。
また滴下位置を加熱する熱源に光源の発熱を使用することも考えられる。すなわち、点灯により発熱する光源を滴下位置、又は近傍に配置すれば、光源の発熱で滴下位置が常に加熱され氷柱の発生が抑制される。しかしながら、この場合、光源の配置に制約が生じ、さらに、配光を制御する光学素子の設計が容易ではない。

そこで、この防犯灯１では、器具本体３０の表面の所定箇所にＬＥＤ２２の発熱を積極的に導くことで、他の箇所よりも温度が高くなる高温部を設け、この高温部と、雪融け水が滴下する滴下位置との温度差が抑えられるように器具本体３０を構成している。
これにより、高温部の温度が雪を融かす温度に達した場合には、それと同程度の温度に滴下位置の温高が達することから、この滴下位置での水滴の氷結が防止され、氷柱の発生が抑制される。

かかる器具本体３０の構成について以下に詳述する。
一般に、発光素子を光源とする照明器具においては、発光素子と、この発光素子に直流電力を供給する電源装置（ＤＣ−ＤＣコンバータやＡＣ−ＤＣコンバータ等の電力変換装置）とが熱源になる。この防犯灯１では、器具本体３０の外の支持アーム部３に電源装置３４を配設することで、器具本体３０の内部から電源装置３４による熱源を取り除き、ＬＥＤ２２のみを残している。これにより、電源装置３４の発熱を考慮せずにＬＥＤ２２の発熱に基づき高温部を形成するように設計すれば良いため、器具本体３０の設計が容易となる。

器具本体３０では、上述の通り、熱源であるＬＥＤ２２の発熱が天面３０Ｂに導かれる。
特に、この器具本体３０では、図５に示すように、底面３０Ａを覆うグローブ６の縁部６Ａと取付面１０の縁１０Ａと間のマージンＫが、そこに上記パッキン１４と、グローブ６を基板ベース部２にネジ３７で止めるためのネジ孔３６（図６）とを設けるために必要最低限の幅に制限されている。すなわち、グローブ６の内側においては、当該グローブ６の器具への取付に要する取付け代と、その内部の防水に要するシール部材の配置用のスペースとを割いた残りの全領域に亘ってＬＥＤ基板２１がいっぱいに延在する。これにより、器具本体３０の天面３０Ｂにおいては、このＬＥＤ基板２１に対応した広い範囲に熱が伝達されて広い面状の上記高温部が構成されることとなる。

一方、この防犯灯１では、基板ベース部２の外側面３０Ｃが器具本体３０の側面を構成し、また、グローブ６が外側面３０Ｃの内側に収められていることから、この外側面３０Ｃの先端３０Ｄが水滴の滴下位置となる。
すなわち、天面３０Ｂに一体に繋がる外側面３０Ｃが水滴の滴下位置となるから、天面３０Ｂが広く面状に加熱された際には、その縁部の外側面３０Ｃにも熱が伝わることから、これにより、高温部である天面３０Ｂと外側面３０Ｃの温度差が小さくなり、この外側面３０Ｃの先端３０Ｄでの氷柱の形成が抑制される。

特に、この防犯灯１では、ＬＥＤ２２の配光を制御するレンズ５をグローブ６の外側の面に設けることで、器具本体３０の厚みＴ、すなわち外側面３０Ｃの高さを抑えているため、外側面３０Ｃの天面３０Ｂ側と先端３０Ｄの温度差がより小さく抑えられる。
また、この防犯灯１では、図５に示すように、取付面１０は、ＬＥＤ基板２１を外側面３０Ｃの先端３０Ｄと略同じ高さ（より正確には、先端３０Ｄから高さγの範囲内）に配置している。これにより、ＬＥＤ基板２１を先端３０Ｄよりも比較的高い位置に設けた場合に比べ、器具本体３０の最下端である先端３０ＤにＬＥＤ基板２１の熱が伝わり易くなり、天面３０Ｂ側と先端３０Ｄの温度差が更に抑えられ、大きな氷柱防止効果が得られる。

前掲図２に示すように、この基板ベース部２では、天面３０Ｂの面内が凹むことで、この裏面の上記取付面１０が先端３０Ｄの高さ位置まで押し出された構成となっている。この場合、天面３０Ｂを水平に設置して防犯灯１を設置すると、天面３０Ｂの凹部６０に雪融け水が溜まってしまう。そこで、この防犯灯１は、図１に示すように、天面３０Ｂ（器具本体３０）の先端６１を後端６２よりも高くなるように器具本体３０を傾斜させた姿勢で支持アーム部３に支持し、凹部６０に溜まる水を後端６２の側から滴下させている。また、図２に示すように、凹部６０の後端の側の内側面６０Ａが緩やかに傾斜して立ち上がり、凹部６０の水が内側面６０Ａの傾斜に沿って後端６２に案内され、そこから滴下するように構成されている。すなわち、この防犯灯１では、器具本体３０の後端６２の先端３０Ｄが唯一の滴下位置となる。

また、この器具本体３０は、前掲図４に示すように、天面３０Ｂから後端６２に向かって延びる支持アーム部３と、器具本体３０（基板ベース部２）の後端６２とを連結する連結部６３を備えている。この連結部６３は、基板ベース部２、及び支持アーム部３と一体に高熱伝導性材から成型されているため、支持アーム部３に収められた電源装置３４の発熱が連結部６３を通じて後端６２に伝達されて当該後端６２の加熱に寄与し、後端６２の先端３０Ｄの温度低下が防止され、氷柱の発生がより効果的に抑えられる。

以上説明したように、本実施形態によれば、次のような効果を奏する。
すなわち本実施形態によれば、底面（一面）にＬＥＤ基板２１が設けられた基板ベース部２の上面（他面）で器具本体３０の天面３０Ｂを構成したため、放熱フィン等を器具本体３０に設けなくとも当該天面３０ＢからＬＥＤ２２の発熱を放熱できる。
これに加え、寒冷地使用においては、天面３０Ｂの熱で雪が融けることとなるが、基板ベース部２の底面では、ＬＥＤ基板２１がグローブ６で覆われた略全域に延在させたことから、天面３０Ｂでは外側面３０Ｃに至る広範囲に熱が伝えられ、当該外側面３０Ｃの温度が天面３０Ｂの温度に近い温度に維持される。この外側面３０Ｃの内側にグローブ６が取り付けられることから、雪融け水は外側面３０Ｃから滴下することとなるが、このとき、この外側面３０Ｃの温度は、天面３０Ｂの温度、すなわち雪が融ける温度に近い温度となっているため、この外側面３０Ｃでの氷柱形成が抑制される。

特に、この防犯灯１の設置状態において、天面３０Ｂは、その先端６１が後端６２よりも高くなるように傾斜するため、この後端６２の先端３０Ｄに雪融け水が誘導される。これにより、天面３０Ｂの高温部との温度差を抑えるべき外側面３０Ｃの箇所が上記先端３０Ｄに限定されるので設計が容易となる。
これに加え、天面３０Ｂの雪融け水は防犯灯１の後端６２に誘導されるから、この後端６２以外の箇所、すなわち防犯灯１の先端６１、及び側面で氷柱が形成されることは無い。これにより、街路に向かう光が氷柱で遮られることが確実に防止される。

また本実施形態によれば、ＬＥＤ２２の光を配光制御する光学部材たるレンズ５をグローブ６の外側に露出する面に設ける構成とした。
これにより、光学部材を器具本体３０に内蔵する必要がないから、当該器具本体３０の厚みＴ、すなわち外側面３０Ｃの高さを抑えることができる。これにより、外側面３０Ｃにおいて、先端３０Ｄと天面３０Ｂの側との温度差を抑え、水滴の滴下位置となる先端３０Ｄの温度が天面３０Ｂに近付けられる。

また本実施形態によれば、ＬＥＤ基板２１を基板ベース部２の外側面３０Ｃの先端３０Ｄと略同じ高さに配置したため、ＬＥＤ基板２１を先端３０Ｄよりも高い位置に配置した場合に比べ、先端３０ＤにＬＥＤ基板２１の熱を伝えやすくできる。
なお、ＬＥＤ基板２１を基板ベース部２の外側面３０Ｃの先端３０Ｄよりも低い位置に配置しても良い。

また、本実施形態によれば、天面３０Ｂに一端３Ｂが結合され器具本体３０の後端６２の側に他端３Ｃが延び、天面３０Ｂを後端の側で低くして支持する支持アーム部に電源装置３４を収め、この支持アーム部３と天面３０Ｂの後端６２を熱伝導部材から成る連結部６３で連結する構成とした。
この構成により、天面３０Ｂの後端６２が水滴の滴下位置となるが、この後端６２には、電源装置３４の発熱が連結部６３を通じて後端６２に伝達され温度低下が防止されることから、この滴下位置での氷柱の発生がより効果的に抑えられる。

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示したものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。
例えば上述した実施形態では、屋外設置型の照明器具の一例として防犯灯１を例示したが、これに限らず、本発明は、街路灯や道路灯、投光器にも適用できる。
また、発光素子の一例としてＬＥＤ２２を例示したが、これに限らず、有機ＥＬ等の他の発光素子でも良い。

１ 防犯灯（照明器具）
２ 基板ベース部（ベース部）
３ 支持アーム部
５ レンズ（光学部材）
６ グローブ
１０ 取付面
１４ パッキン
２１ ＬＥＤ基板（発光素子基板）
２２ ＬＥＤ（発光素子）
３０ 器具本体
３０Ａ 底面
３０Ｂ 天面
３０Ｃ 外側面
３０Ｄ 先端
３４ 電源装置
６０ 凹部
６０Ａ 内側面
６１ 先端
６２ 後端
６３ 連結部

Claims (5)

1. 発光素子が設けられた発光素子基板と、
   前記発光素子基板が一面に取り付けられ、前記発光素子基板の発光素子の発熱を他面に伝え、当該他面が器具本体の天面を構成し、側面が前記器具本体の外側面を構成するベース部と、
   前記ベース部の一面に前記側面の内側で取り付けられるグローブと、
   前記天面に一端が結合され前記器具本体の後端の側に他端が延び、前記天面を後端で先端の側より低くして支持し、前記発光素子基板に電力を供給する電源装置が収められた中空の柱状の支持アーム部と、を備え、
   前記発光素子基板が前記グローブで覆った略全域に配置され、
   前記支持アーム部は、前記電源装置の発熱を前記器具本体の後端に伝えて加熱する部位を備えたことを特徴とする照明器具。
2. 前記天面の面内には、内部に溜まる水が前記器具本体の後端の側に向かう凹部が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明器具。
3. 前記天面の水を前記器具本体の後端に位置する側面から滴下させ、前記器具本体の後端に位置する側面と前記天面の間の温度差が抑えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の照明器具。
4. 前記発光素子の光を配光制御する光学部材を前記グローブの外側の面に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の照明器具。
5. 前記発光素子基板を前記ベース部の側面の先端と略同じ高さ、又は下に配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の照明器具。

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