JP6355043B2

JP6355043B2 - 光源ユニット及びそれを用いた照明器具

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Publication number: JP6355043B2
Application number: JP2014119741A
Authority: JP
Inventors: 晋司小出; 猛陣内; 敦志入川; 俊伸大森
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2014-06-10
Publication date: 2018-07-11
Anticipated expiration: 2034-06-10
Also published as: JP2015232974A

Description

本発明は、一般に光源ユニット及びそれを用いた照明器具に関し、より詳細には発光素子を光源とする光源ユニット及びそれを用いた照明器具に関する。

従来、天井に埋め込まれる天井埋込型の照明器具が提供されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載された照明器具は、天井に埋め込まれる器具本体と、器具本体に対して着脱自在に取り付けられるランプ装置と、器具本体に取り付けられる非常用光源と、非常時に非常用光源を点灯させる非常用ユニットとを備える。

器具本体は、下面が開口する有底筒状に形成され、器具本体の底部には放熱体が一体に設けられている。また、器具本体の内部にはランプ装置が収納されるようになっており、ランプ装置の光源で発生した熱が器具本体の放熱体を介して空気中に放熱される。

特開２０１２−２０４２０９号公報

上述の特許文献１に示した照明器具は、放熱体が器具本体に設けられているため、例えば光源の種類に応じて放熱体を変更しようとした場合、器具本体も一緒に交換しなければならず、汎用性に乏しかった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されており、汎用性を向上させた光源ユニット及びそれを用いた照明器具を提供することを目的とする。

本発明の光源ユニットは、光源と、前記光源の発光面側に配置される光学部材と、前記光源及び前記光学部材が取り付けられる取付部材と、前記光源で発生する熱を放熱する放熱部材とを備え、前記放熱部材は、底壁部と、前記底壁部の端部から前記底壁部と交差する方向に突出し且つ少なくとも一部に開口部が設けられた側壁部とを有し、前記光源、前記光学部材及び前記取付部材は、前記底壁部と前記側壁部とで囲まれる空間に配置され、前記放熱部材は、前記光源と前記光源に電源を供給する電源ブロックとの間を接続する接続部が通る逃がし部を前記底壁部に有していることを特徴とする。

本発明の照明器具は、上記の光源ユニットと、前記光源ユニットが取り付けられる器具本体と、前記光源ユニットに電源を供給する電源ブロックとを備えたことを特徴とする。

本発明に係る光源ユニットの構成によれば、汎用性を向上させた光源ユニットを提供することができるという効果がある。

本発明に係る照明器具の構成によれば、上記の光源ユニットを用いることで、汎用性を向上させた照明器具を提供することができるという効果がある。

本発明の実施形態における光源ユニットの分解斜視図である。本発明の実施形態における照明器具の分解斜視図である。本発明の実施形態における光源ユニットにおいてレンズを取付部材に取り付ける手順を説明する説明図である。本発明の実施形態における照明器具から枠体を取り外した状態の斜視図である。本発明の実施形態における照明器具の断面図である。本発明の実施形態における別の照明器具の分解斜視図である。

本発明の実施形態における光源ユニット２及び照明器具１０について、図面を参照しながら具体的に説明する。但し、以下に説明する構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明は下記の実施形態に限定されることなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

また、以下では特に断りがない限り、器具本体１の長手方向を上下方向（開口部１１１側が下側）と規定し、さらに光源ユニット２の放熱部材２４の長手方向を前後方向、放熱部材２４の幅方向（短手方向）を左右方向と規定して説明を行う。但し、上記の各方向は、照明器具１０の取付方向を規定するものではない。

本実施形態の照明器具１０は、例えば天井に埋め込まれる天井埋込型の非常灯であって、商用電源（図示せず）が停電になると光源ユニット２を点灯させる。この照明器具１０は、図２に示すように、器具本体１と、光源ユニット２と、電源装置３（電源ブロック）と、非常用電源４と、枠体５とを備える。

器具本体１は、例えば鋼板などの不燃材料からなり、上下方向に長い円筒状に形成された本体部１１を有している。本体部１１の下端部には、本体部１１の下面を開放することで形成された円形の開口部１１１が設けられており、開口部１１１の開口端縁には、外向きに突出する鍔部１２が全周に亘って設けられている。

また、本体部１１の側壁には、上下方向に沿ってＴ字状に開口する一対の切欠部１１２，１１２が、本体部１１の中心軸に対して対称な位置にそれぞれ設けられている。これらの切欠部１１２，１１２には、取付金具（図示せず）が上下方向に移動自在に配置されており、これらの取付金具と鍔部１２との間で造営材（例えば天井材）を挟み込むことで、器具本体１が天井に取り付けられる。

さらに、本体部１１の側壁には、枠体５に設けられた一対の取付ばね（図示せず）がそれぞれ引っ掛けられる一対のばね受け部１１３，１１３が、本体部１１の一部を切り起こすことで形成されている。

電源装置３は、図２に示すように、上下方向に長い箱状に形成された合成樹脂製のケース３１を有している。ケース３１の左側面（非常用電源４との対向面）における上端寄りの位置には、外部からの電源線（図示せず）が接続される端子台３２が取り付けられている。なお、この端子台３２は、図示しない接続構造により電源装置３に機械的且つ電気的に接続されており、電源線を介して入力された商用電源を電源装置３に出力する。

また、ケース３１の下面には、開口部３１１，３１５が設けられている。さらに、ケース３１の下面には、下向きに突出し且つ先端に引掛爪を有する引掛部３１２，３１３，３１４が設けられている。また、ケース３１の下面には、非常用電源４の充電状態を点検するための点検スイッチ３３が取り付けられている。

ここに、ケース３１の内部には、商用電源の正常時に非常用電源４を充電する充電回路（図示せず）と、商用電源が停電になると非常用電源４により光源ユニット２を点灯させる給電回路（図示せず）とが実装された基板（図示せず）が収納されている。また、この基板には、光源ユニット２のコネクタ部２３２（図１参照）内に収納された第１接続端子（図示せず）に接続される第２接続端子（図示せず）が実装されており、この第２接続端子は、ケース３１の開口部３１１を臨むように配置されている。

また、この基板には、非常用電源４の充電状態を表示するモニタランプ（図示せず）も実装されており、このモニタランプは、ケース３１の開口部３１５を臨むように配置されている。さらに、上述の点検スイッチ３３も上記基板に実装されている。

非常用電源４は、図２に示すように、箱状に形成された合成樹脂製のケース４１を有し、ケース４１の内部には、複数の蓄電池４２（図５参照）が収納されている。ケース４１の下面には、下向きに突出し且つ先端に引掛爪を有する引掛部４１１が設けられている。また、ケース４１の下面には、下向きに突出する板状のリブ４１２，４１３，４１４，４１５が設けられている。

枠体５は、例えば鋼板などの不燃材料からなり、円板状に形成された枠部５１を有し、枠部５１の中央には円形の開口部５１１が設けられている。また、枠部５１における開口部５１１の近傍には、２つの貫通孔５１２，５１２が設けられており、一方の貫通孔５１２には上述の点検スイッチ３３が通され、他方の貫通孔５１２には上述のモニタランプを臨ませている。

光源ユニット２は、図１に示すように、基板２１と、レンズ２２（光学部材）と、取付部材２３と、放熱部材２４と、放熱シート２５とを備える。

基板２１は矩形板状に形成され、基板２１の下面には円形のＬＥＤチップ２１０（光源）が実装されている。この基板２１は、取付部材２３の本体部２３１の中央に設けられた開口部２３１１を通してＬＥＤチップ２１０を下側に露出させた状態で、本体部２３１の上面に載置される。

レンズ２２は、例えば透明なガラスからなり、上下方向を中心軸とする円柱状に形成された本体部２２１を有している。本体部２２１の上端縁には、外向きに突出する鍔部２２２が全周に亘って設けられている。また、本体部２２１の下面は、外縁部から中心部に近づくほど上向きに凹むようなすり鉢状に形成されている（図５参照）。このレンズ２２は、基板２１のＬＥＤチップ２１０を覆うようにして基板２１の下側（ＬＥＤチップ２１０の発光面側）に配置され、ＬＥＤチップ２１０から放射される光の配光を制御する。

取付部材２３は、例えば合成樹脂成型品であって、上下方向を厚み方向とする板状に形成された本体部２３１を有している。本体部２３１の右端縁には、上向きに突出する角筒状のコネクタ部２３２が一体に設けられている。このコネクタ部２３２は、上述の第１接続端子がそれぞれ収納される２つの収納部２３２５，２３２５を有している。

また、本体部２３１の中央には、上下方向（本体部２３１の厚み方向）に貫通する矩形の開口部２３１１が設けられている。さらに、本体部２３１の下面には、Ｕ字状に形成された一対の溝部２３１２，２３１３が、開口部２３１１とコネクタ部２３２の各収納部２３２５との間を繋ぐように設けられている。

また、本体部２３１の下面において開口部２３１１の前後両側には、下向きに突出し且つ先端が内向き（開口部２３１１側）に突出するＬ字状のガイド部２３１５，２３１６がそれぞれ設けられている。さらに、本体部２３１の下面において開口部２３１１の右側には、下向きに突出し且つ先端が内向き（開口部２３１１側）に突出するＬ字状のガイド部２３１４が設けられている。

また、本体部２３１の下面において開口部２３１１の左側には、本体部２３１の下面から外向きに突出し且つ先端に引掛爪２３２２を有する固定部２３２１が設けられている。この固定部２３２１は、上下方向（本体部２３１の厚み方向）において撓み可能となっており、レンズ２２を取付部材２３に固定する位置と、レンズ２２を取付部材２３から取り外す位置との間で移動する。

さらに、ガイド部２３１５，２３１６の近傍には、下向きに突出し且つ左右方向に長い板状のリブ２３１７，２３１８がそれぞれ設けられている。また、本体部２３１の左右方向における両端縁には、外向きに突出し且つ先端が上向きに突出するＬ字状の引掛部２３１９，２３２０がそれぞれ設けられている。

放熱部材２４は、例えば放熱性の高いアルミニウムからなり、前後方向に長い矩形板状に形成された底壁部２４１と、底壁部２４１の前後方向における両端から下向きに突出する一対の側壁部２４２，２４３とを有している。一方の側壁部２４２の下端には、外向きに突出する鍔部２４４が一体に設けられ、他方の側壁部２４３の下端には、外向きに突出する鍔部２４５が一体に設けられている。

さらに、底壁部２４１の右端縁には、Ｕ字状の切欠部２４１１，２４１４が前後方向に沿って設けられている。また、底壁部２４１の左端縁には、Ｕ字状の切欠部２４１２，２４１３が前後方向に沿って設けられている。さらに、一方の側壁部２４２の右端縁には、Ｕ字状の切欠部２４２１が設けられ、他方の側壁部２４３と鍔部２４５の連接部分には、段部２４３１が設けられている。

次に、光源ユニット２の組立手順について説明する。まず最初に、作業者は、基板２１の下面に実装されたＬＥＤチップ２１０を取付部材２３の本体部２３１の開口部２３１１を通して下側に露出させた状態で、基板２１を本体部２３１の上面に載置する。さらに、作業者は、ハンダ２１１を介して基板２１に接続された一対の電線（図示せず）を一対の溝部２３１２，２３１３にそれぞれ配線した後、各電線に接続された上述の第１接続端子をコネクタ部２３２の収納部２３２５，２３２５にそれぞれ収納する。

続けて、作業者は、取付部材２３の本体部２３１の上面に載置した基板２１の上面に放熱シート２５を載せた後、取付部材２３の本体部２３１の上面と放熱部材２４の底壁部２４１の下面とが密着するようにして取付部材２３を放熱部材２４に取り付ける。このとき、取付部材２３の本体部２３１に設けられた貫通孔２３２３，２３２３にそれぞれ通した取付ねじ（図示せず）を、放熱部材２４の底壁部２４１に設けられたねじ孔２４１５，２４１５にそれぞれねじ込むことで、取付部材２３が放熱部材２４に固定される。

取付部材２３が放熱部材２４に取り付けられた状態では、底壁部２４１に設けられた切欠部２４１４（逃がし部）を通してコネクタ部２３２（接続部）が上側に露出する。また、取付部材２３が放熱部材２４に取り付けられた状態では、本体部２３１に設けられた引掛部２３１９が底壁部２４１に設けられた切欠部２４１１に引っ掛かり、且つ引掛部２３２０が切欠部２４１２に引っ掛かる。さらに、取付部材２３が放熱部材２４に取り付けられた状態では、放熱シート２５を介して基板２１が放熱部材２４に熱的に結合される。

そして最後に、作業者がレンズ２２を取付部材２３に取り付けると、光源ユニット２が組み立てられる。以下、レンズ２２を取付部材２３に取り付ける手順について、図３Ａ〜図３Ｃを参照しながら具体的に説明する。

まず最初に、作業者は、図３Ａに示すように、取付部材２３の本体部２３１の下面とレンズ２２の本体部２２１の上面とが平行になるように、レンズ２２及び取付部材２３の向きを調整し、取付部材２３に対してレンズ２２を水平にスライドさせる。このとき、取付部材２３の固定部２３２１は、レンズ２２によって本体部２３１に近づく向き（上向き）に撓められる。

次に、作業者がレンズ２２をさらにスライドさせると、図３Ｂに示すように、ガイド部２３１６とリブ２３１８の間、及びガイド部２３１５とリブ２３１７の間に鍔部２２２が差し込まれる。これにより、取付部材２３に対してレンズ２２をスライドさせる際の作業性が向上する。

そして最後に、作業者がレンズ２２を取付部材２３の所定位置までスライドさせると、図３Ｃに示すように、鍔部２２２がガイド部２３１４に接触し、レンズ２２が取付部材２３に取り付けられる。このとき、レンズ２２によって本体部２３１側に撓められていた固定部２３２１が元の位置（図３Ｃに示す位置）まで弾性復帰し、先端に設けられた引掛爪２３２２が鍔部２２２の端縁に引っ掛かる。これにより、レンズ２２が取付部材２３から外れる方向に移動するのを抑えることができる。

また、レンズ２２を取付部材２３から取り外す場合には、固定部２３２１を本体部２３１側に撓めて、引掛爪２３２２を鍔部２２２の端縁から外した後、取付時と逆方向にレンズ２２をスライドさせることで、レンズ２２を取り外すことができる。なお、固定部２３２１は、レンズ２２を取り外した後、元の位置（図３Ｃに示す位置）に弾性復帰する。

続けて、照明器具１０の組立手順について説明する。まず最初に、作業者は、電源装置３が右側、非常用電源４が左側となるように配置した後、図示しない接続構造により電源装置３と非常用電源４とを機械的且つ電気的に接続する。そして、作業者は、機械的且つ電気的に接続された電源装置３及び非常用電源４を器具本体１内に収納する。

その後、作業者は、レンズ２２側が下側となる向きで、光源ユニット２を器具本体１内に収納する。このとき、光源ユニット２は、電源装置３のケース３１に設けられたリブ３１６、及び非常用電源４のケース４１に設けられたリブ４１４，４１５，４１６により位置決めされる。またこのとき、放熱部材２４の一方の側壁部２４２に設けられた切欠部２４２１に引掛部３１３が引っ掛かり、且つ他方の側壁部２４３と鍔部２４５の連接部分に設けられた段部２４３１に引掛部３１４が引っ掛かる。これにより、光源ユニット２が電源装置３及び非常用電源４に保持される（図４参照）。

ところで、本実施形態の光源ユニット２では、図２に示すように、放熱部材２４において底壁部２４１と側壁部２４２，２４３とで形成されたＵ字状の空間に、ＬＥＤチップ２１０が実装された基板２１を配置している。言い換えれば、左右方向における両側が開放された空間に基板２１を配置している。そしてこの場合、ＬＥＤチップ２１０で発生した熱が放熱部材２４に伝えられるとともに、放熱部材２４から空気中に放熱される。したがって、放熱部材２４による放熱効率を向上させるには、放熱部材２４の表面積を大きくする必要がある。

例えば、放熱部材２４の左右方向における両側にも側壁部を設け、基板２１の周囲全体を側壁部で覆った場合、放熱部材２４の表面積が大きくなることから、放熱効率が向上するようにみえる。しかしながら、この場合、底壁部及び側壁部の内側面から空間内に熱が放出され、放出された熱が空間内に滞留することから、結果的に放熱効率が低下することになる。

これに対して、本実施形態のように、放熱部材２４の左右方向における両側を開放して開口部を形成した場合には、底壁部及び側壁部の内側面から放出される熱を、空気の対流によって空間外に放出することができる。その結果、基板２１の周囲全体を側壁部で覆う場合に比べて、放熱効率を向上させることができる。

また、図５は本実施形態の照明器具１０の断面図であり、照明器具１０を組み立てた状態では、放熱部材２４の鍔部２４４，２４５が器具本体１の鍔部１２にそれぞれ接触している。したがって、ＬＥＤチップ２１０で発生した熱は、放熱シート２５を介して放熱部材２４に伝わり、さらに放熱部材２４に伝わった熱は、鍔部２４４，２４５を介して器具本体１に伝わり、器具本体１を介して外部に放熱される。このように、ＬＥＤチップ２１０で発生した熱を器具本体１を介して外部に放熱することができるので、放熱部材２４のみで放熱させる場合に比べて放熱効率を高めることができる。

但し、放熱部材２４が器具本体１及び枠体５の双方に接触していない場合でも、ＬＥＤチップ２１０で発生した熱を空気を介して器具本体１又は枠体５に伝えることができるため、この場合も放熱効率を高めることができる。

図６は本実施形態の別の照明器具１０の分解斜視図である。この照明器具１０は、器具本体１と、光源ユニット２と、電源装置３と、非常用電源４と、枠体５とを備える。なお、器具本体１、電源装置３、非常用電源４及び枠体５については、図２で説明した照明器具１０と同様であるから、ここでは説明を省略する。

光源ユニット２は、基板２１と、レンズ２２と、取付部材２３と、放熱部材２４とを備える。ここに、本例の光源ユニット２は、図１で説明した光源ユニット２よりも光出力の大きいＬＥＤチップ２１０を採用していることから、ＬＥＤチップ２１０で発生する熱も大きくなる。従って、本例では、放熱部材２４による放熱効率を向上させるために、放熱部材２４の表面積を大きくしている。以下、放熱部材２４について具体的に説明する。

放熱部材２４は、図６に示すように、矩形板状に形成された底壁部２４１と、底壁部２４１の端部より底壁部２４１と直交する方向に突出する４つの側壁部２４２，２４３，２４６，２４７とで下面が開口する箱状に形成されている。側壁部２４２の下端には、外向きに突出する鍔部２４４が一体に設けられ、側壁部２４３の下端には、外向きに突出する鍔部２４５が一体に設けられている。また、側壁部２４２には、矩形状に開口する２つの開口部２４２２，２４２２が上下方向に沿って設けられている。これらの開口部２４２２，２４２２の一方には、光源ユニット２を器具本体１に組み付けた際に電源装置３の引掛部３１３が引っ掛けられる。

ここで、放熱部材２４において基板２１の周囲全体を側壁部で覆っただけでは、上述のように放熱効率は低下してしまう。そこで本例では、隣接する側壁部２４２と側壁部２４６の間、側壁部２４６と側壁部２４３の間、側壁部２４３と側壁部２４７の間、及び側壁部２４７と側壁部２４２の間に開口部（図６では側壁部２４７と側壁部２４２の間の開口部２４８のみ図示）を設けている。これにより、底壁部２４１及び側壁部２４２，２４３，２４６，２４７の内側面より空間内に放出される熱を、空気の対流によって空間外に放出することができる。その結果、側壁部間に開口部を設けない場合に比べて、放熱効率を向上させることができる。

而して、本実施形態によれば、放熱部材２４を光源ユニット２に設けているので、光源の種類に応じて放熱部材２４を変更する場合でも同じ器具本体１を用いることができ、汎用性の高い照明器具１０を提供することができる。

なお、本実施形態では、放熱部材２４の鍔部２４４，２４５を器具本体１にのみ接触させたが、器具本体１及び枠体５の少なくとも一方に接触させていればよい。したがって、放熱部材２４の鍔部２４４，２４５を枠体５にのみ接触させてもよいし、器具本体１及び枠体５の双方に接触させてもよい。

また、本実施形態では、発光素子としてＬＥＤチップ２１０を例に説明したが、発光素子はＬＥＤチップ２１０に限定されず、例えば有機ＥＬやレーザ・ダイオードなどであってもよい。さらに、本実施形態の照明器具１０は一例であって、例えば天井直付け型の照明器具に、本発明に係る光源ユニットを適用してもよい。

また、本実施形態では、放熱部材２４の底壁部２４１に設けた切欠部２４１４により逃がし部を構成したが、逃がし部は切欠部に限らず、コネクタ部２３２（接続部）を上下方向に通すことができれば孔などであってもよい。さらに、接続部についてもコネクタ部２３２に限らず、基板２１と電源装置３との間を接続できれば他の構成でもよい。

以上説明したように、本実施形態の光源ユニット２は、ＬＥＤチップ２１０（光源）と、レンズ２２（光学部材）と、取付部材２３と、放熱部材２４とを備える。レンズ２２は、ＬＥＤチップ２１０の発光面側に配置される。取付部材２３は、ＬＥＤチップ２１０及びレンズ２２が取り付けられる。放熱部材２４は、ＬＥＤチップ２１０で発生する熱を放熱する。また、放熱部材２４は、底壁部２４１と、底壁部２４１の端部から底壁部２４１と交差する方向に突出し且つ少なくとも一部に開口部が設けられた側壁部２４２，２４３とを有する。ＬＥＤチップ２１０、レンズ２２及び取付部材２３は、底壁部２４１と側壁部２４２，２４３とで囲まれる空間に配置される。

また、本実施形態の光源ユニット２のように、放熱部材２４は、鍔部２４４，２４５を有しているのが好ましい。鍔部２４４，２４５は、組立状態において、一端に開口部１１１を有する器具本体１と、開口部１１１を塞ぐようにして器具本体１に取り付けられる枠体５との間に配置され、且つ器具本体１及び枠体５の少なくとも一方に接触する。

また、本実施形態の光源ユニット２のように、放熱部材２４は、コネクタ部２３２（接続部）が通る切欠部２４１４（逃がし部）を底壁部２４１に有しているのが好ましい。コネクタ部２３２は、ＬＥＤチップ２１０と、ＬＥＤチップ２１０に電源を供給する電源装置３（電源ブロック）との間を接続する。

本実施形態の照明器具１０は、上記何れかの光源ユニット２と、光源ユニット２が取り付けられる器具本体１と、光源ユニット２に電源を供給する電源装置３（電源ブロック）とを備えたことを特徴とする。

２光源ユニット
２２レンズ（光学部材）
２３取付部材
２４放熱部材
２１０ＬＥＤチップ（光源）
２４１底壁部
２４２，２４３側壁部

Claims

光源と、
前記光源の発光面側に配置される光学部材と、
前記光源及び前記光学部材が取り付けられる取付部材と、
前記光源で発生する熱を放熱する放熱部材とを備え、
前記放熱部材は、底壁部と、前記底壁部の端部から前記底壁部と交差する方向に突出し且つ少なくとも一部に開口部が設けられた側壁部とを有し、
前記光源、前記光学部材及び前記取付部材は、前記底壁部と前記側壁部とで囲まれる空間に配置され、
前記放熱部材は、前記光源と前記光源に電源を供給する電源ブロックとの間を接続する接続部が通る逃がし部を前記底壁部に有していることを特徴とする光源ユニット。
前記放熱部材は、組立状態において、一端に開口部を有する器具本体と前記開口部を塞ぐようにして前記器具本体に取り付けられる枠体との間に配置され、且つ前記器具本体及び前記枠体の少なくとも一方に接触する鍔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又は２に記載の光源ユニットと、前記光源ユニットが取り付けられる器具本体と、前記光源ユニットに電源を供給する電源ブロックとを備えたことを特徴とする照明器具。