JP6102022B2

JP6102022B2 - Ｌｅｄモジュール及び照明器具

Info

Publication number: JP6102022B2
Application number: JP2013033552A
Authority: JP
Inventors: 徹溝谷; 寛秋田; 哲平川上; 幸宏神保
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-02-22
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2033-02-22
Also published as: JP2014164881A

Description

本発明は、ＬＥＤモジュール、及びＬＥＤモジュールを用いた照明器具に関する。

ＬＥＤモジュール、及びＬＥＤモジュールを用いた照明器具の従来例として、特許文献１記載のものを例示する。特許文献１には、矩形平板状の取付台と、取付台の前面に取り付けられる４つの光源ユニット(ＬＥＤモジュール)とで構成された照明器具(ＬＥＤ照明器具)が記載されている。

ＬＥＤモジュールは、複数個のＬＥＤ(発光ダイオード)が実装されたプリント配線板と、プリント配線板が内部に収納されるハウジングと、プリント配線板から引き出されたリード線とで構成される。

ハウジングはアクリル樹脂等の透光性を有する合成樹脂材料により、背面が開口した扁平な矩形箱状に形成されている。また、ハウジングの外側の底面には、ＬＥＤの光の照射範囲を拡大するために複数のレンズが設けられている。

特開２００７−５３０２７号公報

ところで、特許文献１記載の従来例では、ハウジングをＬＥＤに干渉させないために、レンズとＬＥＤとの距離が離れていた。しかしながら、発光面の均斉度を高めるためには、レンズとＬＥＤとの距離を近付けることが好ましい。一方、レンズとＬＥＤとの距離を近付けた場合、ＬＥＤが発する熱を逃がす空間が狭くなって放熱性が低下するという問題が生じる。特に、ＬＥＤに流す電流を大きくして高輝度化を図る場合、ハウジングを形成する材料として、耐熱温度が比較的に低い材料(例えば、アクリル樹脂)が使い難くなるという問題が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、光学ブロックに耐熱性の高い材料を使わずに高輝度化を図ることを目的とする。

本発明のＬＥＤモジュールは、ＬＥＤが一面に実装された基板と、前記基板の前記一面側に配置される光学ブロックと、前記基板の前記一面側に配置される反射シートとを備え、前記反射シートは、電気絶縁性を有して前記ＬＥＤを露出させる貫通孔が形成されたシート材の表面に反射層が形成されてなり、前記光学ブロックは、前記ＬＥＤと対向する位置に設けられるレンズを有し、前記レンズは、前記ＬＥＤから放射される光が入射する入射面と、前記入射面に入射した光が伝搬する伝搬部と、前記伝搬部を伝搬した光が出射する出射面と、底面が前記入射面と繋がっており、前記ＬＥＤを内部に収納する凹所とを有し、前記凹所の内径寸法は、前記入射面の外径寸法よりも大きく且つ前記出射面の外径寸法よりも小さくなっており、前記反射シートは、前記基板の前記一面に接触し、かつ、前記光学ブロックの前記基板との対向面に接触するように配置されることを特徴とする。

このＬＥＤモジュールにおいて、前記凹所は、深さ寸法が前記ＬＥＤの高さ寸法以上であり、内径寸法が、前記ＬＥＤを前記基板の導電体に接合する接合部と深さ方向から見て重ならない寸法に形成されていることが好ましい。

このＬＥＤモジュールにおいて、前記入射面と前記凹所との境界部分が、前記ＬＥＤに向かって突出する曲面形状に形成されていることが好ましい。

このＬＥＤモジュールにおいて、前記凹所は、前記基板と対向する底面が、前記ＬＥＤから離れるにつれて深さ寸法が大きくなる傾斜面として形成されていることが好ましい。

本発明の照明器具は、前記何れかのＬＥＤモジュールと、１乃至複数の前記ＬＥＤモジュールを支持する器具本体とを備えることを特徴とする。

本発明のＬＥＤモジュール及び照明器具は、入射面に囲まれる空間にＬＥＤを収納する場合と比較して、凹所内に収納することでＬＥＤの周囲の空間が拡大され、放熱性の低下が抑制できるので、光学ブロックに耐熱性の高い材料を使わずに高輝度化を図ることができるという効果がある。

本発明に係るＬＥＤモジュールの実施形態における光源ユニットの要部断面図である。同上における光学ブロックを示し、(ａ)は平面図、(ｂ)は側面図である。同上における光学ブロックの要部断面図である。同上における光学ブロックの斜視図である。同上における光学ブロックの要部斜視図である同上における光源ユニットの要部断面図である。同上の分解斜視図である。本発明に係る照明器具の実施形態を示す分解斜視図である。同上の要部断面図である。同上の要部断面図である。同上における枠の一部省略した斜視図である。同上の一部省略及び破断した斜視図である。同上の吊り下げ状態の斜視図である。同上の吊り下げ状態の要部斜視図である。

以下、本発明に係るＬＥＤモジュール及び照明器具の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では天井直付け型の照明器具を例示するが、天井埋込型や吊り下げ型の照明器具であっても構わない。

本実施形態の照明器具は、図８に示すように光源ユニット１、器具本体４、枠５、パネル６、点灯装置７などで構成される。なお、以下の説明で使用する上下及び前後左右の各方向は、特に断りの無い限り、図８において規定した方向とする。

器具本体４は、矩形平板状の底板40と、底板40の周縁から下向きに曲げ起こされた側板41とが金属板によって一体に形成されてなる。底板40には、商用電源用の電線挿通孔400が貫通している。そして、この電線挿通孔400に挿通された電源線(図示せず)は、底板40の下面後部に固定された電源端子台42に接続される。電源端子台42は、電線(図示せず)を介して点灯装置７に接続されている。つまり、点灯装置７は、電源端子台42を介して商用電源(交流電源)が供給される。また、底板40の下面左側の後部に信号端子台43が固定されている。信号端子台43は、電線挿通孔400に挿通された信号線(図示せず)に接続される。

また、底板40の上面には、複数の半球状のダボ401が突設されている(図９及び図１０参照)。つまり、底板40が天井材にねじ止めされて器具本体４が天井に固定されたとき、これら複数のダボ401が天井面に当たることで底板40と天井面との間に僅かな隙間が形成される。

点灯装置７は、交流の電圧・電流を直流の電圧・電流に変換する電力変換回路や入力端子台71、２つの出力端子台72、信号端子台73などが実装されたプリント配線板(図示せず)を金属製のケース70に収納して構成される。ただし、入力端子台71、出力端子台72、信号端子台73が実装されているプリント配線板の長手方向の両端部はケース70から露出している。

枠５は、窓孔52が貫通した矩形の底壁50と、底壁50の周縁から上向きに立ち上がる側壁51とを有し、上面が開放された矩形箱状に形成されている(図８〜図１１参照)。底壁50の上面には、窓孔52の縁から僅かの距離(数mm〜十数mm)だけ離れた位置に、窓孔52を全周から囲むように内壁53が形成されている。内壁53は、側壁51と平行であり、且つ高さ寸法が側壁51の高さ寸法よりも十分に小さくなっている(図９〜図１１参照)。

また、底壁50と側壁51と内壁53に囲まれた空間(以下、収納空間と呼ぶ。)に、４つの取付金具55と、１つの係止金具56とが収納されている。取付金具55は、菱形の係止片550と、係止片550の下端に連結された固定片551とが金属材料で一体に形成されてなる(図１１参照)。これらの取付金具55は、窓孔52を挟んだ左右両側の収納空間にそれぞれ２つずつ配設され、固定片551が内壁53にかしめ固定される。

一方、器具本体４の底板40の下面には、図８に示すように４つの取付金具55と各々対応する位置に保持金具44が設けられている(ただし、図８では右側の２つの保持金具44の図示を省略している。)。保持金具44は、高弾性率の金属板を曲げ加工することでΩ形状に形成されている。この保持金具44は、図１２に示すように下面の開口部分から内部に挿入される取付金具55の係止片550を弾性力により保持することができる。つまり、枠５は、４つの取付金具55が４つの保持金具44に個別に保持されることにより、器具本体４の下面側に着脱自在に取り付けられる。

係止金具56は、図９及び図１１に示すように鈎形に形成された一対の係止爪560と、角樋状に形成されて内壁53に固定される固定片561とが金属板を加工することで一体に形成されてなる。固定片561は、図９に示すように底壁50及び内壁53と接するように収納空間内に収納されて内壁53にかしめ固定される。また、固定片561は、側壁51に対向する部位が側壁51の上端付近まで延長されている。一対の係止爪560は、固定片561の側壁51に対向する部位の上端に、前後方向に間隔を空けて設けられている。

一方、器具本体４には、一対の係止爪560が各別に挿入係止される一対の係止孔410が設けられている。つまり、各係止孔410に各係止爪560を挿入し、各係止孔410の下端縁に各係止爪560を係止することによって、枠５を器具本体４に吊り下げることができる(図１３及び図１４参照)。なお、取付金具55が保持金具44に保持されて枠５が器具本体４に取り付けられた状態では、一対の係止爪560と係止孔410との係止が外れ、ダボ401によって形成された器具本体４と天井材との隙間に係止爪560が退避する(図９及び図１２参照)。

パネル６は、透光性を有し且つ拡散材が混入された合成樹脂(例えば、アクリル樹脂)によって矩形平板状に形成されている。ただし、パネル６の縦横寸法は、窓孔52の縦横寸法よりも大きく、且つ内壁53間の距離よりも小さく構成されている。そして、パネル６は、内壁53の内側に収納されるとともに、底壁50における内壁53の内側の部分(以下、フランジ54と呼ぶ。)に載置されて窓孔52を塞いでいる(図８〜図１１参照)。なお、フランジ54に載置されたパネル６は、押さえ金具58によって上方向の移動が規制(抜け止め)されている。

押さえ金具58は、図９及び図１１に示すように内壁53に固定される固定片580と、固定板580の下端からフランジ54と平行に突出する突片581とが、矩形の金属板をＬ字形に曲げ加工することで一体に形成されてなる。押さえ金具58は、係止金具56の固定片551とともに固定片580が内壁53にかしめ固定されることで枠５に取り付けられる。

光源ユニット１は、図７に示すように４つのＬＥＤモジュール２と、反射体３とで構成される。反射体３は、矩形平板状の取付板30と、取付板30の周縁から下向きに曲げ起こされた４つの反射板31とを有し、下面が開放された箱状に形成されている。また、各反射板31の下端には、外向きに突出する外鍔32が反射板31と一体に形成されている。

さらに、反射体３の前面側に、取付台座74によって点灯装置７が取り付けられる。取付台座74は、点灯装置７がねじ止めして取り付けられる長尺の取付片740と、取付片740の長手方向に沿った一端縁から突出する長尺の固定片741とを有する。この取付台座74は、反射体３の前側の反射板31と取付片740との間にスペースを空けるようにして、固定片741が反射体３の取付板30の上面にねじ止めして固定される(図８参照)。

ＬＥＤモジュール２は、矩形の基板20と、基板20の一面(下面)に実装された複数のＬＥＤ21と、ＬＥＤ21が実装された領域を除いて、基板20の下面全体を覆う反射シート22と、光学ブロック23とを備える。

ＬＥＤ21は、市販されているパッケージ型の白色ＬＥＤであり、基板20の下面に形成されたランド(図示せず)に電極が半田接合されることで基板20の下面に実装(表面実装)される。

基板20は、前記ランドが一定の間隔で縦横に並べて形成されるとともに各ランドを電気的に接続する導電体(銅箔)が下面に形成されている。また、基板20の下面における前方の左右方向中央に、レセプタクルコネクタ24が実装されている。レセプタクルコネクタ24は、導電体を介して全てのＬＥＤ21と電気的に接続されており、プラグコネクタ(図示せず)と抜き差し自在に接続される。ただし、必ずしも全てのランドにＬＥＤ21を実装する必要は無く、いくつかのランドを間引いてＬＥＤ21を実装しても構わない。

反射シート22は、合成ゴムや合成樹脂などの絶縁材料からなるシート材の表面(下面)に反射率が相対的に高い物質からなる反射層が形成されてなる。反射シート22には、ＬＥＤ21及びランドを露出させる貫通孔220が縦横に並べて形成されている。すなわち、反射シート22が基板20の下面側に配置されることにより、ＬＥＤ21から放射される光が反射シート22によって下方へ反射される。

光学ブロック23は、図２に示すようにＬＥＤ21の光を拡散する複数(図示例では７２個)のレンズ230と、これら複数のレンズ230を結合する結合部材231とが透光性を有する合成樹脂(例えば、アクリル樹脂)によって一体に成形されてなる。レンズ230は、図１に示すように回転放物面形状に形成されてＬＥＤ21から放射される光が入射する入射面2300と、入射面2300から入射した光を伝搬する伝搬部2301と、伝搬部2301を伝搬した光が出射する出射面2302とを有している。出射面2302は、中心点(光軸との交点)の周囲がＬＥＤ21の方へ凹み、その周囲がＬＥＤ21から離れる向き(図１における上向き)に凸となる曲面に形成されている。伝搬部2301は、入射面2300と出射面2302に囲まれた領域(樹脂成形体)からなる。

また、レンズ230は、底面が入射面2300と繋がり、且つＬＥＤ21を内部に収納する円筒形の凹所2303を有している(図１〜図５参照)。凹所2303の内径寸法X1は、入射面2300の外径寸法X2よりも大きく且つ出射面2302の外径寸法X3よりも小さくなっている(X2<X1<X3)。すなわち、入射面2300に囲まれる空間にＬＥＤ21を収納する場合と比較して、凹所2303内に収納することでＬＥＤ21の周囲の空間が拡大されるので、放熱性の低下を抑制することができる。したがって、光学ブロック２を形成する材料として耐熱温度が比較的に低い材料(例えば、アクリル樹脂)を用いつつ、ＬＥＤ21に流す電流を大きくして高輝度化を図ることができる。

凹所2303は、深さ寸法がＬＥＤ21の高さ寸法以上となるように形成されているので、光学ブロック23が熱膨張してもＬＥＤ21に当たり難い。また、凹所2303は、ＬＥＤ21を基板20の導電体に接合する接合部(ランド)と、深さ方向(上下方向)から見て重ならない内径寸法に形成されている。故に、ＬＥＤ21から放射される光のうち、凹所2303の底面に入射する光をレンズ21で制御することができる。

ただし、凹所2303の底面に入射して出射面2302から出射する光の強度は、入射面2300における凹所2303との境界近くに入射して出射面2302から出射する光の強度よりも相対的に高くなる。そのため、レンズ21の周囲に光の筋が見えることがある。このような光の筋の発生を抑えるため、基板20と対向する凹所2303の底面が、ＬＥＤ21から離れるにつれて深さ寸法が大きくなる傾斜面として形成されることが好ましい(図１参照)。凹所2303の底面を傾斜面とすれば、ＬＥＤ21から放射される光が凹所2303の底面に直接入射することが無くなるので、上述のような光の筋の発生を抑えることができる。さらに、入射面2300と凹所2303との境界部分を、ＬＥＤ21に向かって突出する曲面形状に形成すれば、光の筋の発生をより抑えることができる。

光学ブロック23は、基板20及び反射シート22とともに取付板30にねじ止めして取り付けられる。光学ブロック23は、中心(対角線の交点)に相当する位置の結合部材231に円形の第１ねじ挿通孔2310が貫通している。さらに、光学ブロック23は、向かい合う２辺の中点と中心を通る直線(以下、中心線と呼ぶ。)に沿って、第１ねじ挿通孔2310の両側に第２ねじ挿通孔2311が貫通している。ただし、一対の第２ねじ挿通孔2311は、何れも長軸方向が中心線に平行である長孔状に形成されている(図２参照)。

また、基板20と反射シート22には、光学ブロック23の第１ねじ挿通孔2310及び第２ねじ挿通孔2311と厚み方向に重なる第１ねじ挿通孔200，221及び第２ねじ挿通孔201，222がそれぞれ貫通している(図６参照)。一方、反射体３の取付板30には、第１ねじ挿通孔2310及び第２ねじ挿通孔2311に対応した位置にそれぞれねじ孔(図示せず)が形成されている。したがって、基板20と反射シート22と光学ブロック23を積み重ね、それぞれの第１ねじ挿通孔2310及び第２ねじ挿通孔2311に挿通したねじ10を取付板30のねじ孔にねじ込むことにより、基板20と反射シート22と光学ブロック23を取付板30に取り付けることができる。

ここで、第２ねじ挿通孔2311を長孔としていることにより、光学ブロック23がＬＥＤ21の発する熱の影響で熱膨張した際、光学ブロック23にかかる応力を低減することができる。

また、光学ブロック23は、電線26を保持する複数の保持部材233を有している。電線26は、４つのプラグコネクタ間を送り配線しており、その両端が点灯装置７の出力端子台72に接続される。

保持部材233は、光学ブロック23の３つの辺の近傍にそれぞれ２つずつ、合計６つ設けられている。これらの保持部材233は、鈎形であり且つレンズ230や結合部材231と同じ材料(透光性を有する合成樹脂)で一体に形成されている。そして、電線26は、各保持部材233に引っ掛けるようにして保持される。故に、光学ブロック23に設けられた保持部材233で電線26を保持しているので、反射体３の取付板30に取り付けられるＬＥＤモジュール２同士の間に配線用のスペースが不要となり、特許文献１記載の従来例と比較して小型化が容易になる。さらに、隣り合うＬＥＤモジュール２同士の間隔を狭くすることにより、発光面の均斉度の向上を図ることもできる。

また、保持部材233は、電線26が保持位置から非保持位置へ移動することを規制する規制片2330が先端から結合部材231に向かって突設されている(図３参照)。このため、電線26が保持部材233から外れ難くなっている。

さらに、保持部材233は、結合部材231表面からの突出寸法がレンズ230の突出寸法よりも大きく、且つ規制片2330の一部がレンズ230よりも結合部材231に近い位置に配置されるように構成されている(図３参照)。これにより、電線26をレンズ230の出射面2302と保持部材233との間で保持し易くなるとともに、出射面2302から出射する光が規制片2330にけられ難くなる。

また、光学ブロック23の四隅には、電線26を収納して保持する保持溝234がそれぞれ設けられている(図２及び図４参照)。これらの保持溝234は、四隅に位置するレンズ230の凹所2303側に設けられ、結合部材231に設けられた切欠2314を通して電線26が挿通される(図２参照)。

上述のように電線26を保持する保持部材233を光学ブロック23に設けているので、ＬＥＤモジュール２同士の間に配線用のスペースを設ける場合と比較して、隣り合うＬＥＤモジュール２同士を近付けることができる。その結果、複数のＬＥＤモジュール２を搭載する照明器具の小型化、並びに発光面の均斉度の向上を図ることができる。

また、保持部材233をレンズ230及び結合部材231と同一の透光性材料(例えば、アクリル樹脂)で一体に形成しているので、ＬＥＤ21から放射される光が保持部材233で遮られて均斉度が低下することを抑制できる。

さらに、結合部材231は、レセプタクルコネクタ24及びプラグコネクタ(以下、コネクタという。)を逃げるための凹部2312と、凹部2312内に配置されるコネクタを覆う庇2313とが一体に形成されている(図２及び図４参照)。したがって、ＬＥＤ21から放射される光がコネクタで遮られたり、あるいはコネクタに反射することで均斉度が低下することを抑制できる。

光源ユニット１は、反射体３の外鍔32を押さえ金具58の突片581とパネル６との間の隙間に挿入するようにして、枠５の内壁53の内側に配置される(図９参照)。そして、パネル６を挟んで押さえ金具58と反対側の内壁53に設けられた固定金具57によって、光源ユニット１が枠５に固定される(図１０参照)。

固定金具57は、鈎形の係止片570と、係止片57の端部から延長された鈎形の固定片571とが金属板を加工することで一体に形成されてなる。固定金具57は、内壁53を貫通する係止孔530に係止片570が挿入係止されて内壁53に固定される。ただし、係止片570の厚みよりも係止孔530の径の方が十分に大きいので、固定金具57は、係止片570を支点として内壁53に対して回動自在となっている。

また、固定片571の先端にはねじ挿通孔572が貫通している。そして、反射体３の取付板30には、雌ねじ33が設けられている。したがって、固定片561のねじ挿通孔572に挿通したねじ573を取付板30の雌ねじ33にねじ込むことにより、反射体３の上向きの移動が規制される。その結果、枠５に対して光源ユニット１を確実に取り付けることができる。

次に、本実施形態の照明器具の施工手順を簡単に説明する。まず、器具本体４を天井に取り付け、電線挿通孔400に挿通した電源線を電源端子台42に接続し、信号線を信号端子台43に接続する。

続いて、係止金具56の係止爪560を器具本体４の係止孔410に挿入係止し、枠５を器具本体４に吊り下げた状態とする(図１３参照)。この吊り下げ状態において、点灯装置７の入力端子台71と器具本体４の電源端子台42を電線で接続するとともに、点灯装置７の信号端子台73と器具本体４の信号端子台43を信号線で接続する。

配線作業が完了したら、枠５を持ち上げるようにして回動し、取付金具55の係止片550を保持金具44に保持させることで枠５が器具本体４の下面側に取り付けられる。また、枠５を下向きに引き下げることで係止片550を保持金具44から離脱させ、上述した吊り下げ状態にすれば、パネル６の清掃等のメンテナンス作業を容易に行うことかできる。

２ＬＥＤモジュール
20 基板
21 ＬＥＤ
23 光学ブロック
230 レンズ
2300 入射面
2301 伝搬部
2302 出射面
2303 凹所
X1 凹所の内径寸法
X2 入射面の外形寸法
X3 出射面の外形寸法

Claims

ＬＥＤが一面に実装された基板と、前記基板の前記一面側に配置される光学ブロックと、前記基板の前記一面側に配置される反射シートとを備え、前記反射シートは、電気絶縁性を有して前記ＬＥＤを露出させる貫通孔が形成されたシート材の表面に反射層が形成されてなり、前記光学ブロックは、前記ＬＥＤと対向する位置に設けられるレンズを有し、前記レンズは、前記ＬＥＤから放射される光が入射する入射面と、前記入射面に入射した光が伝搬する伝搬部と、前記伝搬部を伝搬した光が出射する出射面と、底面が前記入射面と繋がっており、前記ＬＥＤを内部に収納する凹所とを有し、前記凹所の内径寸法は、前記入射面の外径寸法よりも大きく且つ前記出射面の外径寸法よりも小さくなっており、前記反射シートは、前記基板の前記一面に接触し、かつ、前記光学ブロックの前記基板との対向面に接触するように配置されることを特徴とするＬＥＤモジュール。
前記凹所は、深さ寸法が前記ＬＥＤの高さ寸法以上であり、内径寸法が、前記ＬＥＤを前記基板の導電体に接合する接合部と深さ方向から見て重ならない寸法に形成されていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤモジュール。
前記入射面と前記凹所との境界部分が、前記ＬＥＤに向かって突出する曲面形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤモジュール。
前記凹所は、前記基板と対向する底面が、前記ＬＥＤから離れるにつれて深さ寸法が大きくなる傾斜面として形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のＬＥＤモジュール。
請求項１〜４の何れかのＬＥＤモジュールと、１乃至複数の前記ＬＥＤモジュールを支持する器具本体とを備えることを特徴とする照明器具。