JP6044758B2

JP6044758B2 - 光源ユニットおよび照明器具

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Publication number: JP6044758B2
Application number: JP2012125282A
Authority: JP
Inventors: 河野　誠; 誠河野
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2032-05-31
Also published as: CN103453462A; JP2013251141A

Description

本発明の実施形態は、半導体発光素子を用いた光源ユニット、およびこの光源ユニットを用いた照明器具に関する。

従来、例えばシーリングライトなどの照明器具では、光源としてＬＥＤ素子を用い、複数のＬＥＤ素子を実装した基板を器具本体に取り付けている。

基板を器具本体に取り付けるには、ＬＥＤ素子が発生する熱を基板から器具本体に効率よく熱伝導して放熱性を高めるために、基板を器具本体に多数のねじを用いて取り付けるのが一般的である。

また、ＬＥＤ素子を保護するために、基板を覆う透光カバーを用いる場合がある。この透光カバーについても器具本体に多数のねじを用いて取り付けていることが多い。

特開２０１１−１３４６８４号公報

しかしながら、従来の照明器具では、基板や透光カバーを器具本体に取り付けるのに多数のねじを用いるため、部品点数が多く、組立工数が増加する問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、部品点数を少なくし、組立工数を削減できる光源ユニットおよび照明器具を提供することである。

実施形態の光源ユニットは、複数の基板、ユニット本体および透光カバーを備える。複数の基板は、半導体発光素子が実装される。ユニット本体は、複数の基板が環状に配置される環状の基板配置部、基板配置部に配置される基板と凹凸嵌合して基板を基板配置部に位置決め保持する保持部、および基板配置部に配置される複数の基板の端部間の近傍位置を含む基板配置部の周辺部の複数位置に設けられた複数の爪挿通孔を有する。透光カバーは、環状に形成されたカバー部を有するとともに、このカバー部から周方向の一方向である装着回動方向へ向けてＬ字形に突設され、ユニット本体の各爪挿通孔に挿通されて装着回動方向へ回動された状態でユニット本体に取り付けられる複数の爪部を有し、これら爪部による取付状態で基板を覆うとともに基板をユニット本体との間に挟持して固定する。

本発明によれば、ユニット本体の基板配置部に配置される基板と基板配置部の保持部とが凹凸嵌合して基板を位置決め保持し、透光カバーに設けた爪部をユニット本体に取り付けることにより、透光カバーで基板を覆うとともに透光カバーとユニット本体との間に基板を挟持して固定できるため、ねじを用いずに基板をユニット本体に位置決め固定することができ、部品点数を少なくし、組立工数を削減できる。

一実施形態を示す光源ユニットの斜視図である。同上光源ユニットを用いた照明器具の分解状態の斜視図である。同上照明器具の照度センサ有り仕様の断面図である。同上照明器具の照度センサ無し仕様の断面図である。同上半導体発光素子および基板と透光カバーとの距離関係に応じた反射特性を示し、(a)は本実施形態の距離関係の場合の反射特性の説明図、(b)は本実施形態より距離関係が長い場合の反射特性の説明図である。

以下、一実施形態を、図１ないし図５を参照して説明する。

図２に示すように、照明器具10は、天井面に設置されている引掛シーリングにアダプタを介して取り付けられる円形のシーリングライトである。なお、照明器具10から光を照射する方向を前面側、前面側に対して反対側を背面側と呼び、これら前面側および背面側は設置状態の照明器具10の下面側および上面側に対応する。

照明器具10は、器具本体11を備え、この器具本体11の下面側に基板12、透光カバー13およびセード14が取り付けられ、器具本体11の上面側に枠体15およびケース16が取り付けられる。ケース16には器具取付部としてのアダプタガイド17および点灯回路18などが取り付けられている。そして、ユニット本体として兼用される器具本体11、基板12および透光カバー13などによって光源ユニット19が構成されている。

そして、図１ないし図３に示すように、器具本体11は、金属製で円板状に形成されている。器具本体11の下面には、中央域に突出部21が突出され、突出部21の周囲に環状の基板配置部22が形成され、基板配置部22と周辺部のフランジ部23との間に環状の凹部24が形成されている。

突出部21の中央にはアダプタガイド17が嵌り込む開口部25が形成され、開口部25の側部に窓孔26が形成され、周辺部には被取付部として周方向に長い長孔状の複数の爪挿通孔27およびねじ止め用の１つの取付孔28が形成されている。

基板配置部22には、ケース16を取り付けるための環状の台部29が器具本体11の上面側に突出形成されている。基板配置部22の周辺部には、保持部としての半球状の複数の凸部30が突設されているとともに被取付部として周方向に長い長孔状の複数の爪挿通孔27が形成されている。

凹部24には、セード14を器具本体11に対して回動させることによってセード14を着脱可能に取り付ける複数のセード取付金具31が取り付けられている。セード取付金具31は、基板配置部22から突出せず、凹部24内に収容されている。

また、基板12は、半環状に形成されており、一対の基板12が器具本体11の基板配置部22に配置されることによって一対の基板12が環状に組み合わされる。基板12は、例えば金属、セラミックスおよび樹脂などの材料で形成されている。基板12の周辺部には、各凸部30と凹凸嵌合する凹部である複数の嵌合孔34が形成されている。

基板12の前面には、配線パターンが形成され、この配線パターンに接続されて例えばＬＥＤ素子や有機ＥＬなどを含む複数の半導体発光素子が実装されている。実施形態では、半導体発光素子として、面実装タイプのＳＭＤパッケージ式のＬＥＤ素子35が用いられ、これら複数のＬＥＤ素子35が基板12の前面の同心円上の２列に沿って等間隔に配列されている。さらに、基板12の前面には、配線パターンを覆って高反射率特性を有する反射面36が形成されている。

また、透光カバー13は、光透過性および導光性を有する透明な樹脂製で、中央に開口部39が開口する環状に形成されている。透光カバー13は、基板12を器具本体11との間に覆うことが可能な大きさに形成された環状で平板状のカバー部40を有している。このカバー部40には、複数のＬＥＤ素子35に対向してこれら複数のＬＥＤ素子35が発生する直接光が入射する環状の中央領域41、およびこの中央領域41より内周側および外周側にそれぞれ外れた環状の端部領域42を有している。内周側および外周側の端部領域42の背面側には基板12の前面に当接してこの基板12を器具本体11に押圧する環状のリブで構成された押圧部43が突出形成されている。

透光カバー13の背面側で内周側および外周側には、器具本体11の各爪挿通孔27に挿通可能とする取付部としての複数の爪部44が一体に突出形成されている。これら複数の爪部44は、透光カバー13の周方向の一方である装着回動方向へ向けて略Ｌ字形に形成されている。そして、各爪部44を器具本体11の各爪挿通孔27に挿通して透光カバー13を装着回動方向に回動させることにより、各爪部44の先端が器具本体11の背面側に乗り上げて透光カバー13を器具本体11に向けて引き寄せるとともに、各爪部44が器具本体11の背面側に引っ掛かって器具本体11と透光カバー13との間に基板12を挟持した状態で器具本体11と透光カバー13とが固定される。

透光カバー13の内周部の１箇所にはねじ挿通孔46が設けられている。ねじをねじ挿通孔46を通じて器具本体11の取付孔28にねじ込むことにより、透光カバー13が装着回動方向に対して反対の取外し回動方向に回動するのが規制される。

端部領域42の前面側には、中央領域41でカバー部40内に入射して中央領域41から端部領域42に導光される光を前面側に向けて出射させる導光出射部47が形成されている。この導光出射部47は、例えば端部領域42の前面に凹凸状に形成された凹凸パターンによって形成されている。

カバー部40の板厚は中央領域41から内周側の端部領域42に向けて厚くなっており、中央領域41でカバー部40内に入射した光が中央領域41から内周側の端部領域42に向けて多く導光されるように構成されている。

また、セード14は、透光性を有する乳白色の樹脂製で、上面側が開口され、上面側の内周縁部に各セード取付金具31に取り付けられる取付段部が形成されている。器具本体11に取り付けられるセード14により、器具本体11の下面、基板12および透光カバー13などが覆われる。

また、枠体15は、透光性を有する樹脂製で環状に形成され、内周側縁部が器具本体11の上面側周縁部に取り付けられる。枠体15の下面の１箇所には一対のセンサ用窓孔50が形成されている。

また、ケース16は、金属製で、周辺部に下面側に突出する側壁部53が形成され、この側壁部53が器具本体11の台部29上に取り付けられている。ケース16内には器具本体11の上面との間にアダプタガイド17や点灯回路18を収容して取り付ける収容空間54を形成している。ケース16の上面には、照明器具10を天井面に設置した際に天井面との間で圧縮されて照明器具10のがたつきを防止したり照明器具10が回転するのを防止する複数のクッション材55が取り付けられている。

また、アダプタガイド17は、筒状に形成され、天井面に設置されている引掛シーリングに装着されたアダプタに嵌め込むことにより、アダプタに着脱可能に取り付けられる。アダプタガイド17には、器具本体11の窓孔26から下面側に臨む常夜灯58やリモコン番号切換スイッチ部59などが配置されている。なお、常夜灯58やリモコン番号切換スイッチ部59などは、点灯回路18の基板上に配置してもよい。

また、点灯回路18は、アダプタガイド17の周囲に配置されてケース16側に固定された回路基板62を有し、この回路基板62上に点灯回路18を構成する各種の電子部品が実装されている。点灯回路18の電源入力側にはアダプタおよび引掛シーリングを介して商用交流電源が入力され、点灯回路18の電源出力側は基板12の配線パターンを通じて複数のＬＥＤ素子35に接続されている。そして、点灯回路18は、交流電源を整流平滑し、所定の直流電源に変換してＬＥＤ素子35に供給する。

さらに、点灯回路18は、照度センサ63で照明器具10が設置される照明空間の明るさを検知してＬＥＤ素子35の出力を自動的に調整する機能を有している。この機能は、照明器具10が照度センサ有り仕様（図３参照）の場合であって照度センサ63が点灯回路18に電気的に接続されている場合に自動的に有効となり、照明器具10が照度センサ無し仕様（図４参照）の場合であって照度センサ63が点灯回路18に電気的に接続されていない場合は自動的に無効となる。ケース16の側壁部53には照度センサ接続用のコネクタ64が取り付けられ、このコネクタ64と点灯回路18とが電気的に接続されている。

図３に示すように、照明器具10が照度センサ有り仕様の場合、照度センサ63は器具本体11および枠体15の上面に取り付けられるセンサケース65に収容され、枠体15のセンサ用窓孔50に対向して配置される。照度センサ63に接続されている電線66のコネクタ67をコネクタ64に接続することにより、照度センサ63と点灯回路18とが電気的に接続される。

なお、図４に示すように、照明器具10が照度センサ無し仕様の場合は、照度センサ63やセンサケース65は用いられない。この場合には、コネクタ64にキャップ68が装着され、コネクタ64の充電部が外部に露出しないように覆われる。

次に、照明器具10を組み立てるには、アダプタガイド17および点灯回路18などを取り付けたケース16を器具本体11の上面に取り付ける。さらに、枠体15を器具本体11の上面に取り付ける。

器具本体11の基板配置部22が上方に向くように上下を反転させた状態で、基板配置部22上に各基板12を載置し、基板12の各嵌合孔34を基板配置部22の各凸部30に凹凸嵌合させる。これにより、基板12が器具本体11の基板配置部22の面に沿った方向（水平方向）の位置が位置決め保持される。さらに、両基板12間や基板12と点灯回路18との間の配線を行う。

基板12を覆うように透光カバー13を被せながら、透光カバー13の各爪部44を器具本体11の各爪挿通孔27に挿通させ、透光カバー13を装着回動方向に回動させることにより、各爪部44の先端が器具本体11の背面側に乗り上げて透光カバー13を器具本体11に向けて引き寄せる。このとき、透光カバー13の押圧部43が基板12の内周側および外周側に当接し、基板12を器具本体11に押圧する。そして、各爪部44が器具本体11の背面側に引っ掛かると、器具本体11と透光カバー13との間に基板12を挟持した状態で器具本体11と透光カバー13とが固定される。

ねじを透光カバー13のねじ挿通孔46を通じて器具本体11の取付孔28にねじ込んで固定し、透光カバー13が装着回動方向に対して反対の取外し回動方向に回動するのを規制する。

基板12および透光カバー13などを覆うようにセード14を器具本体11に被せ、所定の装着回動方向に回動させることにより、セード14をセード取付金具31に取り付ける。

また、図３に示すように、照明器具10が照度センサ有り仕様の場合、照度センサ63に接続されている電線66のコネクタ67をコネクタ64に接続し、照度センサ63を保持しているセンサケース65を器具本体11および枠体15の上面に取り付ける。

また、図４に示すように、照明器具10が照度センサ無し仕様の場合は、照度センサ63やセンサケース65は用いず、キャップ68をコネクタ64に装着する。

なお、照明器具10の組立順序は、このような順序に限られるものではない。

そして、照明器具10を設置するには、予めセード14を外した照明器具10のアダプタガイド17を天井面の引掛シーリングに装着したアダプタに取り付ける。アダプタから導出されている配線を点灯回路18側と接続し、引掛シーリングと点灯回路18とを電気的に接続する。セード14を器具本体11に装着する。

そして、商用交流電源が点灯回路18に供給されることにより、点灯回路18から複数のＬＥＤ素子35に点灯電力が供給され、複数のＬＥＤ素子35が点灯する。

複数のＬＥＤ素子35が発生する光は、透光カバー13のカバー部40の中央領域41に入射し、カバー部40を透過して、カバー部40の前面側から出射される。

カバー部40の中央領域41に入射した光の一部は、カバー部40で反射して基板12へ向かい、基板12の反射面36で反射して再びカバー部40へ向かい、カバー部40を透過して、カバー部40の前面側から出射される。

カバー部40の中央領域41に入射した光の一部は、カバー部40内を通じて中央領域41から内周側および外周側の端部領域42にそれぞれ導光され、各端部領域42の導光出射部47によって端部領域42の前面側から出射される。

さらに、透光カバー13を透過した光は、セード14に入射し、セード14を透過して照明空間に照射される。

また、照明器具10が照度センサ有り仕様の場合、照度センサ63で照明器具10が設置される照明空間の明るさを検知し、点灯回路18がＬＥＤ素子35の出力を自動的に調整する。また、照明器具10が照度センサ無し仕様の場合には、照明空間の明るさに応じてＬＥＤ素子35の出力を自動的に調整する機能は無効となる。

また、ＬＥＤ素子35が発生する熱は、基板12から器具本体11に熱伝導され、器具本体11から効率よく放熱される。一方、点灯回路18が発生する熱は、ケース16に伝わり、ケース16から効率よく放熱される。そのため、ＬＥＤ素子35が発生する熱と点灯回路18が発生する熱とが干渉し合うことが少なく、それぞれが発生する熱を効率よく放熱することができる。

このように構成された照明器具10は、器具本体11の基板配置部22に配置される基板12と基板配置部22の凸部30とが凹凸嵌合して基板12を基板配置部22に位置決め保持し、透光カバー13の爪部44を器具本体11に取り付けることにより、基板12を覆うとともに透光カバー13と器具本体11との間に基板12を挟持して固定できるため、ねじを用いずに基板12を器具本体11に位置決め固定することができ、部品点数を少なくし、組立工数を削減できる。

また、器具本体11に基板12を押圧する透光カバー13の押圧部43が、ＬＥＤ素子35が発生する光が直接入射しない位置にあるため、セード14に輝度むらが生じるのを防止できる。仮に、ＬＥＤ素子35が発生する光が直接入射する位置に押圧部43があると、押圧部43に入射した光が集中してカバー部40の前面側から出射するとともに、押圧部43で遮られるカバー部40の部分からの光の出射が低下し、セード14の輝度むらが生じやすくなる。

また、セード取付金具31は、器具本体11の凹部24に配置されているため、基板12の前面側には突出せず、ＬＥＤ素子35が発生した光が遮ることがなく、セード14などに影が映るのを防止できる。

また、照明器具10が照度センサ有り仕様の場合および照度センサ無し仕様の場合とも、ケース16に照度センサ63の接続用のコネクタ64を配置しておくことにより、これら仕様に照明器具10を共通化できる。しかも、照明器具10が照度センサ無し仕様の場合は、キャップ68をコネクタ64に装着することにより、コネクタ64の充電部が外部に露出するのを防止できる。

また、図５には、基板12に実装されたＬＥＤ素子35と透光カバー13との距離の違いによる反射特性を示している。ＬＥＤ素子35が発生した光のうち、透光カバー13に斜めに入射した光の一部は、透過せずに反射する。

このとき、図５(b)に示すように、ＬＥＤ素子35と透光カバー13との距離が広い場合には、一次反射成分の光が向かう領域が広い範囲となり、一次反射成分の光が基板12から外れた領域へ向かうことになる。そのため、光利用効率が低下することになり、また、光利用効率を高めるためには器具本体11を含めた広い範囲に高反射領域を設けなければならない。

それに対して、図５(a)に示すように、ＬＥＤ素子35と透光カバー13との距離が近い場合には、一次反射成分の光が向かう領域が狭い範囲となり、一次反射成分の光が基板12へ向かうことになる。そのため、基板12の高反射率特性を有する反射面36を設けておくだけで、高い光利用効率を達成することができる。

本実施形態は、図５(a)に示すＬＥＤ素子35と透光カバー13との距離が近い関係を有し、内周側のＬＥＤ素子35と透光カバー13との距離は８ｍｍ程度、外周側のＬＥＤ素子35と透光カバー13との距離は１ｍｍ程度となっている。

なお、透光カバー13の取付部を爪部44、器具本体11の被取付部を爪挿通孔27としたが、透光カバー13の取付部を爪挿通孔、器具本体11の被取付部を爪部としてもよい。さらに、透光カバー13の取付部および器具本体11の被取付部は、ねじなどの別部品を使わずに取り付けられる構造であれば、どのような構造を用いてもよい。

また、基板12と器具本体11の基板配置部22との凹凸嵌合構造として、基板12に嵌合孔34、基板配置部22に凸部30を設けたが、基板12に凸部、基板配置部22に嵌合孔などの凹部を設けてもよい。さらに、基板配置部22に、基板12全体が嵌り込む凹部を設けてもよい。

また、光源ユニット19は、円形のシーリングライトに限らず、四角形や多角形の照明器具にも適用できる。

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。

10 照明器具
11 ユニット本体としての器具本体
12 基板
13 透光カバー
16 ケース
17 器具取付部としてのアダプタガイド
18 点灯回路
19 光源ユニット
22 基板配置部
27 爪挿通孔
30 保持部としての凸部
35 半導体発光素子としてのＬＥＤ素子
40 カバー部
43 押圧部
44 爪部
63 照度センサ
64 コネクタ

Claims

半導体発光素子が実装された複数の基板と；
複数の基板が環状に配置される環状の基板配置部、基板配置部に配置される基板と凹凸嵌合して基板を位置決め保持する保持部、および基板配置部に配置される複数の基板の端部間の近傍位置を含む基板配置部の周辺部の複数位置に設けられた複数の爪挿通孔を有するユニット本体と；
環状に形成されたカバー部を有するとともに、このカバー部から周方向の一方向である装着回動方向へ向けてＬ字形に突設され、ユニット本体の各爪挿通孔に挿通されて装着回動方向へ回動された状態でユニット本体に取り付けられる複数の爪部を有し、これら爪部による取付状態で基板を覆うとともに基板をユニット本体との間に挟持して固定する透光カバーと；
を具備していることを特徴とする光源ユニット。
透光カバーは、半導体発光素子が発生する光が直接入射しない位置に基板をユニット本体に押圧する押圧部を有している
ことを特徴とする請求項１記載の光源ユニット。
請求項１または２記載の光源ユニットと；
光源ユニットのユニット本体と兼用され、中央に引掛シーリングへの器具取付部を有し、器具取付部の周囲に基板配置部が設けられた器具本体と；
半導体発光素子に点灯電力を供給する点灯回路と；
を具備していることを特徴とする照明器具。
点灯回路を収容し、基板が取り付けられる器具本体の一面に対して反対側の他面に取り付けられたケースを具備している
ことを特徴とする請求項３記載の照明器具。
ケースには、点灯回路に接続されているとともに器具本体の周辺部に配置可能とする照度センサと接続されるコネクタが取り付けられている
ことを特徴とする請求項４記載の照明器具。