JP6219651B2

JP6219651B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP6219651B2
Application number: JP2013200146A
Authority: JP
Inventors: 克行沖村; 忍澤山
Original assignee: NEC Lighting Ltd
Current assignee: Hotalux Ltd
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2017-10-25
Anticipated expiration: 2033-09-26
Also published as: JP2015069708A

Description

本発明は、照明装置に関する。

体育館、工場等の天井に取り付ける高輝度なＨＩＤ（ＨｉｇｈＩｎｔｅｎｓｉｔｙＤｉｓｃｈａｒｇｅ）ランプが各種提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特開２０１０−１０２８９１号公報特開２００４−２８８５９７号公報

一方、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた照明装置は、当初は数百ｌｍ（ルーメン）の白熱電球の代替として用いられる程度であったが、最近は数万ｌｍのＨＩＤランプ代替用途にまで研究が進んでいる。

しかしながら、消費電力が百数十Ｗから数百ＷとなるＨＩＤ代替用途のＬＥＤ照明装置では、消費電力が数Ｗから十数Ｗの白熱電球代替用途のＬＥＤ照明装置よりも表面積が大きく巨大な放熱器が必要となり、製造時のコストが増大し、かつ、重量が増すことで天井への取り付けも困難となる。

また、巨大な放熱器を用いることで、その表面に塵埃及びオイルミストが堆積するという問題もある。さらに、放熱器表面に塵埃等が堆積することで、放熱を阻害することも懸念される。

そこで、本発明は、軽量で、塵埃及びオイルミストの堆積が抑制され、かつ、放熱に優れた照明装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の照明装置は、
両端が開口した筒状の筐体と、熱拡散手段と、リフレクタと、発光素子が実装された発光素子基板とを含み、
前記熱拡散手段は、前記筐体と熱的に接触した状態で前記筐体内部に配置され、
前記発光素子基板は、前記筐体内部の一端側に前記熱拡散手段と熱的に接触した状態で配置され、
前記リフレクタは、前記発光素子基板の発光素子の光を前記筐体の一端側に反射するように前記筐体内部に配置され
ていることを特徴とする。

本発明によれば、軽量で、塵埃及びオイルミストの堆積が抑制され、かつ、放熱に優れた照明装置を提供することができる。

図１（Ａ）は、実施形態１の照明装置の構成の一例を示す分解斜視図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す照明装置のＩ−Ｉ方向に見た断面図である。図２（Ａ）は、実施形態２の照明装置の構成の一例を示す分解斜視図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す照明装置のＩＩ−ＩＩ方向に見た断面図である。図３（Ａ）〜（Ｄ）は、実施形態１及び２の照明装置の筐体を例示する斜視図である。図４（Ａ）及び（Ｂ）は、実施形態１の照明装置の熱拡散手段及び発光素子基板を例示する斜視図であり、図４（Ｃ）は、実施形態２の照明装置の熱拡散手段及び発光素子基板の一例を示す斜視図である。図５は、実施形態１の照明装置のリフレクタの一例を示す斜視図である。

以下、本発明の照明装置について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の説明に限定されない。なお、以下の図１から図５において、同一部分には、同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、図面においては、説明の便宜上、各部の構造は適宜簡略化して示す場合があり、各部の寸法比等は、実際とは異なり、模式的に示す場合がある。

［実施形態１］
図１（Ａ）は、本実施形態の照明装置の構成の一例を示す分解斜視図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す照明装置のＩ−Ｉ方向から見た断面図である。図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施形態の照明装置１０は、両端が開口した筒状の筐体１１と、熱拡散手段１２と、リフレクタ１４と、発光素子が実装された発光素子基板１３とを含む。熱拡散手段１２は、後述するように、筐体１１と熱的に接触した状態で筐体１１内部に配置される。発光素子基板１３は、筐体１１内部の一端側（図１（Ｂ）においては、下側）に熱拡散手段１２と熱的に接触した状態で配置される。リフレクタ１４は、発光素子基板１３の発光素子の光を筐体１１の一端側（図１（Ｂ）においては、下側）に反射するように筐体１１内部に配置される。図１（Ａ）及び（Ｂ）では、照明装置１０を円筒状としているが、照明装置１０は、楕円筒状、角筒状等であってもよい。本実施形態の照明装置１０は、筐体１１が筒状のため、塵埃及びオイルミストの堆積が抑制される。また、本実施形態の照明装置１０は、熱拡散手段１２が、筐体１１及び発光素子基板１３と熱的に接触しているため、発光素子が発した熱を熱拡散手段１２を通じて筐体１１の外周に伝えることができ、放熱に優れる。

本発明において、「熱的に接触した状態」とは、接触により熱を伝達可能な状態を意味する。前記「熱的に接触した状態」は、対象となる二つの熱伝達部材が直接接触していることで熱を伝達可能な状態と、対象となる二つの熱伝達部材が他の熱伝達部材を介して間接的に接触していることで熱を伝達可能な状態とを含む。

筐体１１の形成材料としては、金属板が好ましい。前記金属板の板厚は、特に限定されないが、例えば、２ｍｍ〜３ｍｍの範囲である。前記金属としては、例えば、アルミニウム及びその合金、マグネシウム及びその合金、鉄及びその合金、銅及びその合金、チタン及びその合金等があげられる。マグネシウム及びその合金を用いれば、より軽量化することが可能となる。鉄及びその合金を用いれば、製造コストをより低減可能となる。銅及びその合金を用いれば、放熱特性をより向上可能となる。チタン及びその合金を用いれば、強度をより向上可能となる。

図３（Ａ）〜（Ｄ）に、筐体１１を例示する。図３（Ａ）及び（Ｂ）は、筐体１１が一部材として形成された例であり、図３（Ｃ）及び（Ｄ）は、筐体１１が二つの部材から形成された例である。筐体１１は、図３（Ｂ）に示すように、内部に熱拡散手段１２の他端側（図１（Ｂ）においては、上側）を固定するための仕切り板１１ａを有することが好ましい。仕切り板１１ａを有することで、熱拡散手段１２と筐体１１とが仕切り板１１ａを介して間接的に接触することとなり、熱拡散手段１２から筐体１１への熱の伝達を高めることができる。仕切り板１１ａは、図３（Ｄ）に示すように、二つの半円筒により形成されてもよい。図３（Ｂ）及び（Ｄ）では、後述の図４（Ｃ）に示す熱拡散手段１２を固定するための仕切り板１１ａを示したが、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示す熱拡散手段１２を仕切り板１１ａに固定する場合には、仕切り板１１ａの中央に熱拡散手段１２を挿入するための切欠き部を設ければよい。図３（Ａ）〜（Ｄ）は例示に過ぎず、筐体１１は、両端が開口した筒状でありさえすればよく、三つ以上の部材から形成されていてもよい。筐体１１は、例えば、押出成形等により製造可能である。

熱拡散手段１２は、筐体１１と熱的に接触した状態で筐体１１内部に配置されるものであればいかなる態様であってもよいが、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、筐体１１の他端（図１（Ｂ）においては、上側の端部）から筐体１１の軸方向に沿って配置されていることが好ましい。熱拡散手段１２が筐体１１の他端（図１（Ｂ）においては、上側の端部）から筐体１１の軸方向に沿って配置されることで、筐体１１の軸方向における照明装置１０の温度のばらつきを少なくできる。熱拡散手段１２と筐体１１とは、前述の筐体１１内部の仕切り板１１ａにより間接的に接触していることが好ましいが、例えば、筐体１１の形成材料と同様の金属製の針金等、他の固定部材により間接的に接触していてもよい。熱拡散手段１２の形成材料としては、例えば、筐体１１の形成材料と同様の金属等があげられる。また、熱拡散手段１２の形成材料は、例えば、高熱伝導性フィラーを含有させた樹脂でもよい。前記樹脂としては、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等があげられる。さらに、熱拡散手段１２の形成材料は、例えば、グラファイト又は炭素繊維等と、アルミニウム又は銅等の金属との複合材料でもよい。熱拡散手段１２は、ヒートパイプであることが好ましく、自励振動式ヒートパイプであることが特に好ましい。前記ヒートパイプ及び自励振動式ヒートパイプは、例えば、市販品を使用可能である。熱拡散手段１２がヒートパイプであれば、熱を急速に伝達できる。また、熱拡散手段１２が自励振動式ヒートパイプであれば、後述のように、照明装置１０の向きを変えても放熱可能なため、照明装置１０の用途が広がる。本実施形態の照明装置１０は、巨大な放熱器を用いることなく発光素子が発した熱を外部に放出できるため、軽量である。

発光素子基板１３に実装される発光素子としては、例えば、ＬＥＤ、有機ＥＬ、無機ＥＬ等があげられ、ＬＥＤであることが好ましい。ＬＥＤは、特に限定されず、従来公知のものを使用できるが、白色ＬＥＤであることが好ましい。前記発光素子は、熱伝導性に優れた基板１３に形成された配線パターン上に実装されている。照明装置１０では、前記発光素子が、例えば、シリコーン樹脂等に内包され、前記シリコーン樹脂中に蛍光体が分散されていてもよい。このような態様においては、例えば、前記発光素子を、青色ＬＥＤとし、前記蛍光体を、黄色蛍光体又は赤・緑蛍光体の組み合わせとすることで、白色光を得ることができる。また、前記発光素子を、近紫外ＬＥＤ（ＵＶ−ＬＥＤ）とし、前記蛍光体を、赤・緑・青蛍光体の組み合わせ（ＲＧＢ蛍光体）とすることでも、白色光を得ることができる。

本実施形態の照明装置１０において、発光素子基板１３の発光素子と反対側の面が、熱拡散手段１２と直接接触していることが好ましい。発光素子基板１３と熱拡散手段１２とを面で接触させることで、発光素子が発した熱の熱拡散手段１２への伝達を高めることができる。図４（Ａ）〜（Ｃ）に、照明装置１０に用いられる熱拡散手段１２及び発光素子基板１３を例示する。図４（Ａ）は、板状の熱拡散手段１２の一端側の側面に、発光素子基板１３の発光素子と反対側の面が直接接触した例であり、図４（Ｂ）は、棒状の熱拡散手段１２の一端側の側面に、発光素子基板１３の発光素子と反対側の面が直接接触した例である。図４（Ｃ）については、実施形態２において説明する。

リフレクタ１４の形成材料としては、例えば、アルミニウム及びその合金、マグネシウム及びその合金等の金属；ＰＣ、ＰＢＴ等の樹脂；等があげられる。リフレクタ１４としては、例えば、反射面にメッキ、高反射塗料の塗布等の高反射加工を施すことで、反射効率を向上させたものを用いることが好ましい。

図１（Ａ）及び（Ｂ）に示す照明装置１０のリフレクタ１４は、図５に例示する部材を二つ用いて形成されているが、リフレクタ１４は、筐体１１と同様に、一部材として形成されていてもよいし、三つ以上の部材により形成されていてもよい。リフレクタ１４の他端側（図１（Ｂ）においては、上側）は、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、筐体１１の他端（図１（Ｂ）においては、上側の端部）まで延びていてもよいし、筐体１１の他端（図１（Ｂ）においては、上側の端部）に達していなくてもよい。

本実施形態の照明装置１０は、いかなる用途に用いてもよく、例えば、従来のＨＩＤランプを代替するものとして、体育館、工場等の天井に取り付けるダウンライト又はペンダントライト等として利用できる。熱拡散手段１２として、自励振動式のヒートパイプを用いた本実施形態の照明装置１０は、光の出射方向を下方とせずとも放熱可能であるため、例えば、投光器、飛行機を滑走路に誘導するための進入灯及び閃光灯等としても利用できる。

［実施形態２］
図２（Ａ）は、本実施形態の照明装置の構成の一例を示す分解斜視図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す照明装置のＩＩ−ＩＩ方向から見た断面図である。図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施形態の照明装置１０は、熱拡散手段１２及び発光素子基板１３の態様が異なる点、及び、取付板１５を含む点を除き、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示す実施形態１の照明装置１０と同様である。

図２（Ａ）及び（Ｂ）に加え、図４（Ｃ）も参照して、本実施形態の照明装置１０に用いられる熱拡散手段１２及び発光素子基板１３について説明する。本実施形態の照明装置１０では、熱拡散手段１２として、二枚の板状の自励振動式ヒートパイプを用いている。前記二枚の自励振動式ヒートパイプは、筐体１１の他端（図２（Ｂ）においては、上側の端部）から筐体１１の軸方向に沿って配置され、一端（図２（Ｂ）においては、下側の端部）が外側に折り曲げられて略Ｌ字状となっている。熱拡散手段１２の一端側（図２（Ｂ）においては、下側）の面に、発光素子基板１３の発光素子と反対側の面が直接接触している。熱拡散手段１２は、自励振動式ヒートパイプに限定されず、前述の自励振動式ヒートパイプ以外の熱拡散手段を用いてもよい。

取付板１５は、発光素子基板１３を固定するための任意の構成部材であり、いかなる材料から形成されていてもよく、これを用いずとも発光素子基板１３を熱拡散手段１２の一端側（図２（Ｂ）においては、下側）の面に固定可能であれば、照明装置１０に含まれなくてもよい。

実施形態１の照明装置１０では、発光素子基板１３の発光素子が発した光は、必ず一回はリフレクタ１４により反射された後、照明装置１０外部へと出射される。これに対し、本実施形態の照明装置１０では、発光素子基板１３の発光素子から発した光の一部が、リフレクタ１４で反射されることなく、直接照明装置１０外部へと出射する。このため、本実施形態の照明装置１０では、リフレクタ１４による反射減衰が低減され、出射光強度がより高まる。

以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。

本発明によれば、軽量で、塵埃及びオイルミストの堆積が抑制され、かつ、放熱に優れた照明装置を提供することができる。本発明の照明装置は、幅広い用途に用いることが可能である。

１０照明装置
１１筐体
１１ａ仕切り板
１２熱拡散手段
１３発光素子基板
１４リフレクタ
１５取付板

Claims

両端が開口した筒状の筐体と、熱拡散手段と、リフレクタと、発光素子が実装された発光素子基板とを含み、
前記熱拡散手段は、前記筐体と熱的に接触した状態で前記筐体内部に配置され、
前記発光素子基板は、前記筐体内部の一端側に前記熱拡散手段と熱的に接触した状態で配置され、
前記リフレクタは、前記発光素子基板の発光素子の光を前記筐体の一端側に反射するように前記筐体内部に配置されており、
下記条件１及び下記条件２の少なくとも一方を満たすことを特徴とする照明装置。

（条件１）
前記熱拡散手段が、前記筐体の他端から前記筐体の軸方向に沿って配置されている。

（条件２）
前記筐体内部に仕切り板が形成されており、
前記仕切り板に、前記熱拡散手段の他端側が固定されている。
前記発光素子基板の発光素子と反対側の面が、前記熱拡散手段と熱的に接触している、
請求項１記載の照明装置。
前記熱拡散手段の一端側が、前記筐体の軸方向と略垂直な面を有し、
前記熱拡散手段の一端側の面に、前記発光素子基板の発光素子と反対側の面が熱的に接触している、
請求項２記載の照明装置。
前記熱拡散手段が、ヒートパイプである、
請求項１から３のいずれか一項に記載の照明装置。
前記ヒートパイプが、自励振動式ヒートパイプである、
請求項４記載の照明装置。
前記発光素子が、ＬＥＤである、
請求項１から５のいずれか一項に記載の照明装置。