JP6084790B2 - 灯器 - Google Patents

Description

本発明は、放熱を要する発光モジュールを備えた灯器に関する。

多数のＬＥＤ素子が配列された発光モジュールなどの発熱する部品には、その熱を放出して冷却するためのヒートシンクが取り付けられる。部品とヒートシンクとの取り付けは、一般に、ネジで行われる。たとえば、平板上に多数の放熱フィンが間隔を空けて立設されたヒートシンクに発熱部品に取り付ける場合、放熱フィンと放熱フィンの間の位置の平板に、タップを立てたネジ穴（雌ねじ）が設けられる（特許文献１参照）。この場合、平板の厚みは、タップを立てるために必要な厚み以上でなければならない。

平板の厚みが薄い場合は、平板の発熱部品が取り付けられる側の面に、ネジ穴用のボスが設けられる。

なお、下記特許文献２には、鋳造したヒートシンクを型から離脱させるためのインジェクターピンが当接する箇所に、ボスを設けたヒートシンクが開示されている。

特開２００９−１７６８０９号公報 特許第４３７１９０２号

ヒートシンクの平板部分の厚みがタップを立てるのに十分でない場合に前述のボスを設けると、ヒートシンクの形状が複雑になる。また、ボスが存在すると、発熱部品とヒートシンクとを密着させることが難しくなり、放熱効率が低下する。

発光モジュールを内蔵した灯器においては、熱を外気に放出するために、放熱フィンは筐体の外面に立設するように設けることが好ましい。このとき、軽量化、コスト削減などの観点から筐体の肉厚が薄くされると、この筐体内側に発光モジュールを取り付けるためのネジを、直接、筐体の壁部にねじ込むと、そのネジの先端が筐体を貫通して外側に出てしまい、灯器としての防水性能を維持できなくなってしまう。一方、ボスを設けると前述した問題が生じる。

本発明は、上記の問題を解決しようとするものであり、別途のボスを設けることなく、かつ、取り付けネジが貫通することなく、発熱部品等をネジで取り付けることのできる灯器を提供することを目的としている。

かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。

［１］光の照射口を有する筐体と、
前記筐体に収容される発光モジュールと、
前記筐体の壁部の外面に立設された複数の放熱フィンと、
を有し、
前記放熱フィンは、部品取り付け用のネジのネジ穴を放熱フィンの高さ方向に形成可能な厚みを有し、
前記発光モジュールは、取り付け用のネジ穴と前記壁部の内面側へ突出した位置決め用の突起を有し、
前記壁部の内面には、前記突起に対応する凹部が設けられており、
前記突起を前記凹部に係合させて前記発光モジュールを前記壁部の内面に配置したとき、前記取り付け用のネジ穴が前記放熱フィンの有る位置になるようにされていると共に、前記発光モジュールの取り付け位置を選択できるようにされており、
前記発光モジュールは、前記凹部と前記突起を係合させて取り付け位置を決めた後、該発光モジュールのネジ穴に対応する位置の前記壁部および前記放熱フィンにタップを立てたネジ穴を開けて、前記発光モジュール側から前記壁部を通して前記放熱フィンの中にねじ込んだネジで、取り付けられる
ことを特徴とする灯器。

上記発明では、筐体の外面に立設された厚みのある放熱フィンが、筐体の内面に発光モジュールを取り付けるためのネジがねじ込まれるボスとして機能する。

［２］前記放熱フィンの先端から前記壁部側へ向けて前記放熱フィンの中にねじ込まれたネジで、外付け部品が取り付けられる
ことを特徴とする［１］に記載の灯器。

上記発明では、厚みのある放熱フィンが、外付け部品を取り付けるためのネジがねじ込まれるボスとして機能する。

［３］前記発光モジュールは、平らな基板の表面に複数の発光素子を配列して構成され、
外面に前記放熱フィンが立設された箇所の前記壁部の内面を平坦にし、
前記基板の裏面を前記壁部の内面に沿わせて前記発光モジュールを取り付けた
ことを特徴とする［１］または［２］に記載の灯器。

上記発明では、発光モジュールをネジ止めするためのボスを筐体の内面に形成する必要がないので、筐体の内面を平坦にすることができる。そのため、多数の発光素子が配列された基板の裏面を筐体の内面に密着等させて沿うように取り付けることができ、発光モジュールの熱を効率よく放熱フィンに伝えて放熱効率を高めることができる。

［４］前記突起に対応する凹部が、前記壁部の内面のうち外面側に前記放熱フィンのある位置に設けられている
ことを特徴とする［１］乃至［３］のいずれか１つに記載の灯器。

上記発明では、位置決め用の突起に対応する凹部を、放熱フィンのある箇所に設けるので、壁部が薄い場合や、凹部を深くしたい場合に対応できる。

［５］複数の放熱フィンが等間隔に配置されており、
前記放熱フィンの間隔の整数倍と、前記発光モジュールを取り付けるネジの間隔とが一致するようにされている
ことを特徴とする［１］乃至［４］のいずれか１つに記載の灯器。

上記発明では、発光モジュールの取り付け位置を、放熱フィンの間隔単位に移動させることができる。

本発明に係る灯器によれば、別途のボスを設けることなく、かつ、取り付けネジが貫通することなく、発熱部品等をネジで取り付けることができる。

本発明の実施の形態に係る灯器を有する街路灯を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係る灯器を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る灯器の正面、下面、上面、背面、側面を示す図である。 本発明の実施の形態に係る灯器の上蓋部を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る灯器の上蓋部の正面、上面、下面、側面を示す図である。 本発明の実施の形態に係る灯器の上蓋部のＡ−Ａ断面を示す図である。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る灯器１０を含む街路灯２の上端近傍部分を示す図である。街路灯２は、道路の脇や交差点の隅などに設置されて、上方から道路およびその周辺を照明する機能を果たす。街路灯２は、地面から鉛直に立設された支柱３と、支柱３の上端に取り付けられて下方を照明する灯器１０とから構成される。

図２は、灯器１０を斜め前方上方から見た斜視図である。図３は、灯器１０の正面、下面、上面、背面、側面を示す。灯器１０は、下面側に光の照射口を有する筐体１１と、この筐体１１に収容された複数の発光モジュール６０（図５、図６参照）と、発光モジュール６０を駆動する図示省略の制御回路などで構成される。

灯器１０の筐体１１は、本体部２０と、上蓋部４０（図４参照）と、開閉カバー１２とから構成される。本体部２０は、灯器１０を支柱３に固定するための金具や発光モジュール６０の制御回路を収容する基部２１と、基部２１から前方へ延設された本体底面部２２とから構成される。開閉カバー１２は、基部２１の上面を開閉可能に覆う。

本体底面部２２は、横長の略長方形の平らな底面と、その周縁から上向きに立設された側壁と、底面の中央に開口された該底面より一回り小さい略長方形の照射口２５と、この照射口２５を内側から覆うようにパッキンを挟んで取り付けられる透光板２６とを備えて構成される。透光板２６は、光を透過する板状部材であり、ガラスや樹脂などで構成される。

上蓋部４０は、本体底面部２２の上に被せてネジ止めされ、本体底面部２２と組み合わされて略長方形の薄い中空の箱形状を形成する。この中に発光モジュール６０が収容される。

本体部２０（透光板２６を除く）および上蓋部４０、開閉カバー１２はそれぞれ、溶かした金属を鋳型に流し込み、冷却、凝固させて製作された鋳造品である。

図４は、上蓋部４０を斜め前方上方から見た斜視図であり、図５は、上蓋部４０の正面、上面、下面、側面を示し、図６は図５のＡ−Ａ断面を示している。上蓋部４０は、横長で略長方形の平らな板状部４１と、板状部４１の外面（筐体１１の外面となる面）に間隔を空けて立設された多数の放熱フィン４２と、板状部４１の内面の周縁全体から該内面の臨む方向へ立設された側壁４３とを備え、熱伝導率の高い金属の鋳造により一体に製作されている。

図６に示すように、上蓋部４０の板状部４１の周縁から下向きに立設された側壁４３の先端（下端）には、側壁４３に沿って一周する溝４４が形成されている。本体底面部２２の上に上蓋部４０を被せたとき、本体底面部２２の底面の周縁から上向きに立設された側壁の先端が側壁４３に嵌合し、本体底面部２２と上蓋部４０との接続部分の防水性が確保される。

放熱フィン４２は、略長方形の上蓋部４０の短辺方向に細長く、部品取り付け用のネジのネジ穴を該放熱フィン４２の高さ方向に形成可能な厚みを持った形状を成している。ここでは、放熱フィン４２は、５ミリ径のネジに対応したタップを立てたネジ穴を形成可能な厚みを有している。放熱フィン４２の高さは、部品取り付け用の所定のネジの長さより長くされている。

上蓋部４０の板状部４１の内面には、図５に示すように、複数の発光モジュール６０がネジ７１で取り付けられる。発光モジュール６０は、平らな基板６１の表面に、複数の発光素子６２を配列して備える。各発光素子はＬＥＤ（発光ダイオード）にレンズを被せて構成される。ここでは、横長の長方形の基板６１に、１４個の発光素子６２が縦２×横７の行列状に配列されている。ＬＥＤの場合、ジャンクション温度や部品の許容温度を守るために放熱が必要になる。

上蓋部４０の内面には、上記の発光モジュール６０が、縦３×横２の行列状に配列して６枚取り付けられている。発光モジュール６０は、基板６１の裏面が上蓋部４０の内面に沿うようにして取り付けられている。詳細には、上蓋部４０の内面と発光モジュール６０の基板６１の裏面との間には、熱伝導率が高く電気的絶縁性のある薄いシートを挟んである。シートに代えて、熱伝導率が高く電気的絶縁性のある高粘度のグリス等の液状体を挟むようにしてもよい。また、上蓋部４０の内面と発光モジュール６０の基板６１の裏面とが上記のシート等を挟んで密着するように取り付けるほか、電気的に問題がなければ、基板６１の裏面を上蓋部４０の板状部４１の内面に直接、密着させて取り付けてもよい。

各発光モジュール６０は、基板６１の長手方向の両端近傍にネジ穴を有し、基板６１の表面側からこのネジ穴を通したネジ７１で上蓋部４０の内面に取り付けられる。

発光モジュール６０の基板６１の裏面には、該裏面の臨む方向へ僅かに突出した位置決め用の突起６３が設けてある。これに対応させて、上蓋部４０の板状部４１の内面には、この突起６３が係合される凹部４５が設けてある。

図６に示すように、突起６３を凹部４５に係合させて発光モジュール６０を上蓋部４０の内面に配置したとき、取り付け用のネジ７１でネジ止めする箇所が、丁度、板状部４１の外面側に放熱フィン４２のある箇所になるように設定されている。従って、発光モジュール６０は、その基板６１の表面側から、該基板６１および上蓋部４０の板状部４１を貫通して放熱フィン４２の中にねじ込まれたネジ７１で、上蓋部４０の内面に取り付けられる。このように、放熱フィン４２は、ネジ７１がねじ込まれるボスとしての役割を果たす。

なお、ネジ７１のねじ込まれるネジ穴は、タップを立てたネジ穴（雌ネジ）である。このネジ穴は、ネジ７１をねじ込む位置が決まった後、その位置に開けられる。ネジ７１としてセルフタッピングネジを使用し、ネジ７１を打つ際にタップを立てるようにしてもよい。

なお、ネジ７１の長さと放熱フィン４２の高さとの関係は、ネジ７１で発光モジュール６０を上蓋部４０の内面に取り付けた状態でそのネジ７１の先端が放熱フィン４２の上端に達しない、あるいは貫通しない長さにされている。詳細には、取り付け時に発光モジュール６０の基板６１の裏面から突出する部分のネジ７１の長さより、上蓋部４０の板状部４１の厚みと放熱フィン４２の高さの合計から所定の余裕長（たとえば、５ミリ）を減算した長さの方が長くなるようにされている。

また、平行に配列された各放熱フィン４２の間隔ｄは均一であり、間隔ｄの整数倍（Ｎ倍、この例ではＮ＝４）が、１つの発光モジュール６０を固定する２本のネジ７１の間隔Ｌと一致するようになっている。これにより、発光モジュール６０の取り付け位置を放熱フィン４２の間隔ｄを単位に移動させることができ、かつ、移動させても、ネジ７１をねじ込む位置は放熱フィン４２のある箇所になる。Ｎは２以上が好ましく、Ｎが大きくなるほど、発光モジュール６０の取り付け位置を細かく調整することができる。なお、位置調整する場合、放熱フィン４２のＮ＋２本以上必要となる。放熱フィン４２の本数が多いほど、取り付け位置の選択肢は増える。

凹部４５の深さを一定以上深くする場合（たとえば、板状部４１の厚みの２分の１以上にする場合）には、凹部４５を設ける箇所も板状部４１の外面側に放熱フィン４２のある位置にする。この場合、各発光モジュール６０の裏面から突出する突起６３の間隔も、放熱フィン４２の間隔ｄの整数倍（たとえば、１倍や２倍）にされる。

このように、放熱フィン４２の厚みを増やし、発光モジュール６０を取り付けるためのネジ７１を放熱フィン４２の中にねじ込むようにしたので、上蓋部４０の内面に、ネジ穴用のボスを別途設ける必要がなく、上蓋部４０の内面を平らにすることができる。その結果、発光モジュール６０（基板６１の裏面）と上蓋部４０の内面とを広範囲に密着（直接もしくは薄いシート等を挟んで密着）させることができ、発光モジュール６０の熱を効率よく上蓋部４０に伝えて放熱フィン４２から放熱することができる。

また、発光モジュール６０等を取り付けるためのボスを上蓋部４０の内面に設ける必要がなく、上蓋部４０の内面を平坦にできるので、無駄な空間を無くすことができ、灯器１０の筐体（特に発光モジュール６０を収めた部分）を薄型にすることができる。

また、ボスを設けないので、その分、上蓋部４０の形状がシンプルになって製作が容易になる。

灯器１０の上面を成す上蓋部４０は雨水にさらされる箇所である。そのため、発光モジュール６０を取り付けるためのネジ７１が上蓋部４０を貫通してしまうと、雨水などが灯器１０の内部に侵入して防水性が確保できない。たとえば、放熱フィン４２のない箇所で板状部４１にネジを打つと、そのネジ７１が板状部４１を貫通してしまい防水性が阻害される。本実施の形態の灯器１０では、厚みのある放熱フィン４２の中にネジ７１をねじ込むので、板状部４１を薄くしても、ネジ７１が貫通して外部に露出することがなく、上述した問題が発生せず、防水性能が確保される。

＜外付け部品の取り付け＞
灯器１０においては、積雪防止フードや防鳥針などの外付け部品を取り付けることがある。これらをネジで灯器１０の筐体１１に取り付ける場合のネジ穴の形成箇所（ボス）として放熱フィン４２を利用する。

図４、図６に示すように、放熱フィン４２の複数箇所に、該放熱フィン４２の先端を平坦にした平坦部４６を設ける。この部分は、外付け部品を取り付けるためのネジをねじ込み可能なボスとして機能する。積雪防止フードや防鳥針などの外付け部品は、平坦部４６側から放熱フィン４２の中にねじ込んだネジで灯器１０に取り付けられる。

なお、平坦部４６のように、放熱フィン４２の先端（上端）を平坦にすることで、外付け部品との接触面積が増えて、しっかりと外付け部品を固定することができる。

図４に示す上蓋部４０では、放熱フィン４２の先端が根元に比べて細くなっているので、放熱フィン４２のうち平坦部４６の箇所では先端近傍を円柱状に形成して、ねじ穴の形成に必要な厚みを確保してある。たとえば、全長に渡って放熱フィン４２の先端と根元の厚みが同じであれば、上述した円柱状の特定箇所を設ける必要はなく、任意の場所で放熱フィン４２の先端側からネジをねじ込んで外付け部品を取り付けることが可能になる。

＜ヒートシンク＞
ここまで、本発明を灯器１０を例に説明したが、本発明は、発熱部品がネジで取り付けられるヒートシンクとして構成されてもよい。すなわち、上蓋部４０のように、板状部と、該板状部の一方の面に立設された放熱フィンとを有し、放熱フィンは、部品取り付け用のネジのネジ穴をその高さ方向に形成可能な厚みを有し、発熱する部品が、板状部の他方の面に、その部品側から板状部を通して放熱フィンの中にねじ込まれたネジで、取り付けられるヒートシンクとされてもよい。発熱部品は任意でよく、発光モジュールに限定されず、電子部品や電源などでもかまわない。

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は実施の形態に示したものに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

灯器１０の筐体１１の形状は実施の形態で例示したものに限定されない。筐体の壁部の外面に放熱フィン４２が形成され、その壁部の内側に発光モジュールの取り付けられる灯器であれば、本発明は適用される。また、発光モジュール６０はＬＥＤで構成されたものに限定されず、他の方式の発光体でもよく、放熱の要するものであればよい。

実施の形態で示した放熱フィン４２の形状は一例であり、部品取り付け用のネジのネジ穴を放熱フィン４２の高さ方向に形成可能な肉厚を有する形状であればよく、高さの高低や断面形状などは問わない。なお、放熱フィン４２に必要な肉厚は、部品の取り付けに使用されるネジの径に応じて定めればよい。

また、放熱フィン４２の枚数は任意でよく、最小では１枚であってもかまわない。３枚以上の場合には、等間隔にすることが望ましいが、必ずしも等間隔でなくてもよい。

なお、突起６３、凹部４５による位置決めを行わない場合、あるいは凹部４５を放熱フィン４２の長さ方向に長くしておけば、発光モジュール６０の取り付け位置を放熱フィン４２の長さ方向に任意に設定することが可能になる。

灯器１０の筐体１１やヒートシンクの製法や素材は、実施の形態で例示したものに限定されない。素材は熱伝導性が良好で必要な剛性を確保可能なものであれば任意でよい。

２…街路灯
３…支柱
１０…灯器
１１…筐体
１２…開閉カバー
２０…本体部
２１…基部
２２…本体底面部
２５…照射口
２６…透光板
４０…上蓋部
４１…板状部
４２…放熱フィン
４３…側壁
４４…溝
４５…凹部
４６…平坦部
６０…発光モジュール
６１…基板
６２…発光素子
６３…突起
７１…ネジ

Claims (5)

1. 光の照射口を有する筐体と、
   前記筐体に収容される発光モジュールと、
   前記筐体の壁部の外面に立設された複数の放熱フィンと、
   を有し、
   前記放熱フィンは、部品取り付け用のネジのネジ穴を放熱フィンの高さ方向に形成可能な厚みを有し、
   前記発光モジュールは、取り付け用のネジ穴と前記壁部の内面側へ突出した位置決め用の突起を有し、
   前記壁部の内面には、前記突起に対応する凹部が設けられており、
   前記突起を前記凹部に係合させて前記発光モジュールを前記壁部の内面に配置したとき、前記取り付け用のネジ穴が前記放熱フィンの有る位置になるようにされていると共に、前記発光モジュールの取り付け位置を選択できるようにされており、
   前記発光モジュールは、前記凹部と前記突起を係合させて取り付け位置を決めた後、該発光モジュールのネジ穴に対応する位置の前記壁部および前記放熱フィンにタップを立てたネジ穴を開けて、前記発光モジュール側から前記壁部を通して前記放熱フィンの中にねじ込んだネジで、取り付けられる
   ことを特徴とする灯器。
2. 前記放熱フィンの先端から前記壁部側へ向けて前記放熱フィンの中にねじ込まれたネジで、外付け部品が取り付けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の灯器。
3. 前記発光モジュールは、平らな基板の表面に複数の発光素子を配列して構成され、
   外面に前記放熱フィンが立設された箇所の前記壁部の内面を平坦にし、
   前記基板の裏面を前記壁部の内面に沿わせて前記発光モジュールを取り付けた
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の灯器。
4. 前記突起に対応する凹部が、前記壁部の内面のうち外面側に前記放熱フィンのある位置に設けられている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の灯器。
5. 複数の放熱フィンが等間隔に配置されており、
   前記放熱フィンの間隔の整数倍と、前記発光モジュールを取り付けるネジの間隔とが一致するようにされている
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の灯器。

Images