JP6566191B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、発光素子を用いた照明装置に関する。

従来、例えば防犯灯や道路灯等の照明装置では、筐体の下面に発光素子を実装した基板を配置するとともに、筐体内の空間部に電源回路を配置していることが多い。

また、部品点数の削減のために、１つの基板に発光素子および電源回路を実装する場合もある。

しかしながら、１つの基板に発光素子および電源回路を実装した場合、発光素子の熱と電源回路の熱とが基板のみならず筐体内の空間部を通じても互いに影響しやすくなる。

特開２０１４−７２１０６号公報

本発明が解決しようとする課題は、１つの基板に実装された発光素子と電源回路との互いの熱的影響を抑制できる照明装置を提供することである。

実施形態の照明装置は、光源ユニットおよび筐体を備える。光源ユニットは、一端側に発光素子実装領域を有するとともに他端側に電源回路実装領域を有する基板、基板の一面側で発光素子実装領域に実装された発光素子、および基板の電源回路実装領域に実装された複数の電子部品を有する電源回路を備える。電子部品のうちのリード部品は基板の他面側に実装されている。筐体は、内面に基板の他面側に実装されたリード部品が対向するように基板が取り付けられ、内部には、内面と基板の他面側との間にリード部品を収容する空間部を有するとともに、基板の発光素子実装領域と電源回路実装領域との間に対応して空間部内に突出して空間部を仕切る仕切部、および基板の発光素子実装領域に対応して空間部内に突出する複数の壁部を有する。基板の他面側に対向する内面から基板の発光素子実装領域までの空間部の最大高さは、基板の他面側に対向する内面から基板の電源回路実装領域までの空間部の最大高さよりも低い。

本発明によれば、１つの基板に実装された発光素子と電源回路との互いの熱的影響を抑制でき、さらに、筐体の強度を向上させることが期待できる。

一実施形態を示す照明装置の断面図である。 同上照明装置の断面図である。 同上照明装置の下方から見た分解状態の斜視図である。 同上照明装置の下方から見た斜視図である。 同上照明装置の上方から見た斜視図である。 同上照明装置の透光カバーを外した底面図である。 同上照明装置の透光カバーの斜視図である。 同上照明装置のブッシングの斜視図である。

以下、一実施形態を、図１ないし図８を参照して説明する。

図１ないし図５に示すように、照明装置10は、例えば電柱やポール等に設置される防犯灯や街路灯である。

照明装置10は、筐体11、この筐体11に組み込まれる光源ユニット12と採光ユニット13とブッシング14、筐体11の下面に取り付けられる透光カバー15、光源ユニット12と透光カバー15との間に配置される延焼防止シート16等を備えている。

まず、図１ないし図３、および図６を参照し、光源ユニット12について説明する。光源ユニット12は、基板20、この基板20にそれぞれ実装された複数の発光素子21および電源回路22を備えている。

基板20は、金属をベースとするかあるいは絶縁材料で形成され、基板20の下面に配線パターンが形成されている。基板20は、略長方形に形成され、長手方向の一端側に発光素子実装領域23aが形成され、他端側に電源回路実装領域23bが形成されている。基板20の長手方向における発光素子実装領域23aと電源回路実装領域23bとの寸法関係は、発光素子実装領域23aが電源回路実装領域23bよりも小さく、例えば１：２の関係にある。

発光素子実装領域23aの略中央の１個所、および電源回路実装領域23bの幅方向一側の１箇所には、基板20を筐体11にねじ25で締め付け固定するための取付孔26が形成されている。電源回路実装領域23bの幅方向他側の１箇所には、位置決め孔27が形成されている。発光素子実装領域23aの幅方向中央で取付孔26よりも一端側に、挿通孔28が形成されている。

発光素子21は、例えばＳＭＤ（Surface Mount Device）パッケージのＬＥＤが用いられている。複数の発光素子21は、基板20の下面の発光素子実装領域23aに実装され、基板20の下面の配線パターンに接続されている。本実施形態では、複数の発光素子21は、基板20の幅方向に２列で、基板20の長手方向に沿って所定の間隔をあけて配列されている。なお、発光素子21は、ＬＥＤの場合にはＣＯＢ（Chip On Board）モジュールを用いてもよく、また、ＥＬ（Electro Luminescence）素子等を用いてもよい。

電源回路22は、基板20の電源回路実装領域23bに実装されている。電源回路22は、複数の電子部品29を有している。これら電子部品29のうち、リード線を有するリード部品は基板20の上面に配置されるとともにリード線が基板20の下面に挿通して配線パターンに接続され、チップ部品は基板20の下面に配置されて配線パターンに接続されている。電子部品29には、基板20の上面に実装されていて照明装置10の周囲の明るさを検知するための照度センサ30が含まれている。そして、電源回路22は、外部から供給される交流電力を所定の直流電力に変換し、この直流電力を発光素子21に供給して発光素子21を発光させるものであり、さらに、照度センサ30によって検出する明るさが所定の閾値よりも低い場合に発光素子21を点灯させ、所定の閾値よりも高い場合に発光素子21を消灯させるように、発光素子21の点灯および消灯を自動的に制御する。

また、図１ないし図６に筐体11を示す。筐体11は、例えばアルミニウムなどの金属製で、上面部32および周囲の側面部33を有し、内部に空間部34が形成されているとともに一面側である下面に開口部35が形成されている。筐体11の基端側には例えば電柱やポール等に取り付けられる取付部36が一体に形成されている。筐体11は、基端側から反対の先端側にかけての長手方向に長い形状に形成されている。

筐体11の下面周辺部には環状の凹溝37が形成され、この凹溝37に筐体11と透光カバー15との間の防水性を確保するための環状のパッキング38が配置されている。さらに、筐体11の先端側の幅方向中央の１箇所、および基端側の幅方向一側の１箇所に基板20をねじ25で締め付け固定するためのねじ孔を有するボス39a，39bがそれぞれ突設され、基端側の幅方向他側の１箇所に基板20の位置決め孔27が嵌り込む位置決め突起40aを有するボス40が突設されている。さらに、筐体11の先端側の幅方向中央の１箇所、および基端側の幅方向両側の２箇所に、透光カバー15をねじ41で締め付け固定するためのねじ孔を有するボス42a，42bがそれぞれ形成されている。ボス42aは、基板20の挿通孔28を挿通される。

筐体11の内部には、筐体11の先端側と基端側との中間位置であって、基板20の発光素子実装領域23aと電源回路実装領域23bとの間に対応した位置に、空間部34内に突出する仕切部43が形成されている。仕切部43は、筐体11内の幅方向に沿って壁状に形成されており、筐体11内の空間部34を先端側の発光素子側空間部34aと基端側の電源回路側空間部34bとに仕切っている。

筐体11の内部には、筐体11の長手方向に沿って発光素子側空間部34aに突出する複数の壁部44，45が形成されている。本実施形態では、幅方向両側の壁部44と中央の壁部45とを備えている。両側の壁部44は、基板20に２列に実装された発光素子21にそれぞれ対応した位置に沿って形成されており、また、中央の壁部45は、基板20の取付孔26に対応した位置であってボス39a，42aに対応した位置に形成されている。両側の壁部44には、基板20に実装された各発光素子21の位置に対応して基板20に接触する複数の接触部44aが形成されている。接触部44aは、壁部44の厚みより大きい直径を有する円柱状に形成されている。中央の壁部45には、ボス39a，42aがそれぞれ一体に形成されている。

筐体11の内部には、仕切部43および壁部44，45が一体に形成されている。筐体11の開口部35の内側に位置するボス39a，39b，40、仕切部43および壁部44，45等の下面は、同一平面に形成され、基板20の上面が接触して取り付けられる基板取付部46として構成されている。

筐体11の基端側の側面部33には、配線孔47および通気孔48が形成されている。配線孔47の外面側には、配線孔47の周囲を囲むように突部47aが形成されている。通気孔48は、気体の通過を可能とするとともに液体の通過を不可とする内圧調整フィルタ48aによって閉塞されている。

筐体11の上面部32は全体的に曲面で構成されているが、上面部32の頂部に平面部49が形成され、この平面部49に電源回路側空間部34bに連通する採光孔50が形成されている。

筐体11の内面から基板20の発光素子実装領域23aまでの発光素子側空間部34aの最大高さは、筐体11の内面から基板20の電源回路実装領域23bまでの電源回路側空間部34bの最大高さりも低く形成されている。

そして、筐体11の開口部35よりも基板20の外形が小さい関係にあり、筐体11に基板20を固定した状態では、筐体11の開口部35（空間部34）の内側縁部と基板20の外側縁部との間に隙間51が設けられている。この隙間51は、例えば０．５ｍｍ程度である。

また、図１および図３に採光ユニット13を示す。採光ユニット13は、採光孔50にパッキング53を介して嵌め込まれる透光性を有する採光窓54、および採光窓54から採光された外光を照度センサ30に導くとともに外光が電源回路側空間部34b内に放出されるのを防止する遮光筒55を備えている。

また、図１、図３および図８にブッシング14を示す。ブッシング14は、例えばゴム等の絶縁性および弾性を有する材料で形成されている。ブッシング14には、外部から電源回路22に交流電力を供給する一対の電線58が挿通する一対の電線挿通孔59が形成されている。
ブッシング14の外面側には円筒部60が形成され、この円筒部60の外周に配線孔47の周縁部が嵌り込む溝部61が形成されている。筐体11の外面に対向する溝部61の内面の外周部には溝部61内に突出する鍔部62が形成されている。図１に示すように、ブッシング14が筐体11に取り付けられた状態では、鍔部62が筐体11の外面に接触するように構成されている。

また、図１ないし図４、および図７に透光カバー15を示す。透光カバー15は、透光性を有する例えば合成樹脂やガラスによって形成されている。透光カバー15の周辺部には、筐体11の凹溝37に侵入してパッキング38に当接する環状の当接部65が突設されている。透光カバー15の先端側の幅方向中央の１箇所、および基端側の幅方向両側の２箇所に、透光カバー15を筐体11に固定するためのねじ41が挿通する取付孔66a，66bが形成されている。

透光カバー15には、基板20の発光素子実装領域23aを覆う発光素子側カバー部67a、および電源回路実装領域23bを覆う電源回路側カバー部67bが形成されている。

発光素子側カバー部67aは、平板状に形成され、基板20の下面に接触される。発光素子側カバー部67aには、基板20の各発光素子21の位置に対応しレンズ部68が形成されているとともに、基板20を筐体11に固定しているねじ25の位置に対応して突出部69が形成されている。レンズ部68は、上面側が発光素子21を配置する凹面に形成され、下面側が発光素子側カバー部67aから突出する凸面に形成されており、発光素子21からの光を所定の配光に制御する。突出部69は、複数のレンズ部68の内側間に位置し、ねじ25との干渉を防止するように発光素子側カバー部67aの下方に半球状に突設されている。レンズ部68と突出部69とでは、発光素子側カバー部67aに対してレンズ部68よりも突出部69の方が下方に突出されている（図１の２点鎖線参照）。

電源回路側カバー部67bには、基板20の電源回路22や基板20を筐体11に固定しているねじ25との干渉を防止するために、基板20との間に所定の間隙が形成されているように下方へ突出する突出部70が形成されている。突出部70は、電源回路側カバー部67bの略全域に形成されており、筐体11の下面や基板20に平行な平面部71を有している。突出部70は、筐体11の下面に対してレンズ部68よりも下方へ突出されているとともに、その突出量が突出部69の突出量と同じとされている（図１の２点鎖線参照）。さらに、突出部70の幅方向の両側には、基板20を筐体11に押し付ける複数の押付部72が形成されている。

また、延焼防止シート16は、透光カバー15の電源回路側カバー部67bの内面に沿って配置され、基板20の電源回路実装領域23bに実装された電源回路22と透光カバー15の電源回路側カバー部67bとの間を隔離する。延焼防止シート16は、例えばノーメックス（商標名）紙のタイプ４１０等が用いられる。

このように構成された照明装置10は、取付部36および別途用いられる取付金具によって例えば道路の脇に設置された電柱やポール等に設置される。その際、電源回路22は電線58によって交流電源に接続され、筐体11はアース接続される。照明装置10の設置状態では、筐体11の先端側が斜め上方に向けて傾斜し、光源ユニット12および透光カバー15等が道路の中心側に対向される。

そして、照明装置10は、筐体11の上面の採光窓54から採光される外光が遮光筒55を通じて照度センサ30に入射し、照度センサ30が明るさを検出する。

電源回路22は、発光素子21の消灯状態において、照度センサ30で検出する明るさが所定の閾値よりも低くなることにより、交流電力を所定の直流電力に変換して発光素子21に供給し、発光素子21を点灯させる。また、電源回路22は、発光素子21の点灯状態において、照度センサ30で検出する明るさが所定の閾値よりも高くなることにより、発光素子21への直流電力の供給を停止し、発光素子21を消灯させる。

また、発光素子21の点灯時において、発光素子21が発生する熱は、基板20に伝わり、基板20から筐体11に熱伝導され、筐体11の外面から大気中に放熱され、さらに、基板20に伝わった熱の一部が透光カバー15に伝わり、透光カバー15の外面から大気中に放熱される。

電源回路22の電子部品29が発生する熱は、電源回路22が配置されている電源回路側空間部34a内の空気中に放熱されるとともに、電源回路側空間部34a内の空気の対流によって筐体11に伝わり、筐体11の外面から大気中に放熱される。

そして、本実施形態の照明装置10は、筐体11内に仕切部43を設け、この仕切部43により基板20の発光素子21側と電源回路22側とに対応して筐体11内の空間部34を仕切り、熱的に隔離しているため、１つの基板20に実装された発光素子21からの熱と電源回路22からの熱とが空間部34を通じて互いに影響するのを抑制できる。

基板20に実装された発光素子21の位置に対応して基板20に接触する接触部44aを設けているため、発光素子21の熱を効率よく筐体11に伝えることができ、放熱効果を向上できる。

筐体11内には、基板20の発光素子21側に対応した空間部34（発光素子側空間部34a）に壁部44，45を設けているため、筐体11と基板20との接触面積が増加し、放熱効果を向上できる。

壁部44には接触部44aを一体に設け、壁部45には基板20を固定するボス39aや透光カバー15を固定するボス42aを一体に設けているため、筐体11の構造を簡素化することができる。

筐体11内に仕切部43および壁部44，45を設けることにより、筐体11の強度を向上できる。

筐体11の内面から基板20の発光素子実装領域23aまでの発光素子側空間部34aの最大高さは、筐体11の内面から基板20の電源回路実装領域23bまでの電源回路側空間部34bの最大高さよりも低いため、基板20の発光素子実装領域23aを筐体11に近付け、発光素子21の熱を筐体11に伝わりやすくして放熱効果を高め、また、基板20の電源回路実装領域23bを筐体11から離し、電源回路22の電子部品29と筐体11との間に耐雷サージに必要な絶縁距離を確保することができる。

また、筐体11の上面部32は全体的に曲面で構成されているため、平面で構成した場合に比べて、積雪しにくく、電柱やポールに登って作業を行う作業者の足場になるのを防止できる。

筐体11の上面部32は全体的に曲面で構成されているが、上面部32の頂部に平面部49を形成し、この平面部49に採光孔50を設け、この採光孔50にパッキング53を介して採光窓54を配置しているため、パッキング53が確実に機能し、浸水を防止でき、なお、仮に、曲面部分に採光孔50を設け、この採光孔50にパッキング53を介して採光窓54を配置した場合、曲面部分とパッキング53との間に隙間が生じる可能性があり、浸水の虞がある。

また、筐体11の配線孔47の外面側に、配線孔47の周囲を囲むように突部47aを設けているため、筐体11の外面を伝わって流れる雨水が配線孔47に流れ込まないように突部47aで遮ることができ、防水性を向上できる。

筐体11の配線孔47を閉塞するブッシング14に、筐体11の外面に接触する鍔部62を設けているため、筐体11の外面を伝わって流れる雨水が配線孔47に流れ込まないように鍔部62で遮ることができ、防水性を向上できる。

また、透光カバー15に、筐体11の下面に対して、レンズ部68よりも下方へ突出する突出部70を設けているため、レンズ部68の傷付きを防止できる。例えば、照明装置10の施工時等に、透光カバー15を下向きとして照明装置10を地面等の載置面に置いた場合、突出部70が載置面に載置されることにより、レンズ部68が載置面に当たりにくく、レンズ部68の傷付きを防止できる。

透光カバー15の複数のレンズ部68の内側間に、筐体11の下面に対してレンズ部68よりも下方へ突出する突出部69を設けているため、突出部70と同様に、レンズ部68の傷付きを防止できる。

透光カバー15の突出部70は、筐体11の下面や基板20に平行な平面部71を有することにより、突出部70を載置面に載置した状態での照明装置10の姿勢が安定し、レンズ部68が載置面に当たらないようにできる。

透光カバー15の突出部70と基板20の電源回路22との間に延焼防止シート16を介在させているため、電源回路22が発火した場合でも透光カバー15の延焼を防止できる。

透光カバー15の突出部70に、基板20を筐体11に押し付ける押付部72を設けているため、筐体11と押付部72との間で基板20を保持し、基板20を筐体11に密着させて放熱効果を向上させることができる。

透光カバー15のレンズ部68の周辺部すなわち発光素子側カバー部67aが筐体11との間に基板20を保持し、基板20を筐体11に密着させて放熱効果を向上させることができる。

また、基板20の外側縁部と筐体11の開口部35（空間部34）の内側縁部との間に隙間51を設けているため、基板20の配線パターンや実装されている部品と筐体11との間に絶縁空間を形成し、基板20と筐体11との絶縁距離を確保できるとともに、寒暖によって基板20や筐体11の収縮または膨張があっても絶縁距離を維持でき、さらに、隙間51を通じて空気の流れが可能となり、放熱性の向上が期待できる。

筐体11の開口部35の内側に、基板20を取り付ける基板取付部46を設けているため、基板20の外側縁部と筐体11の開口部35（空間部34）の内側縁部との間に隙間51を設けることができる。

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 照明装置
11 筐体
12 光源ユニット
20 基板
21 発光素子
22 電源回路
23a 発光素子実装領域
23b 電源回路実装領域
29 電子部品
34 空間部
43 仕切部
44，45 壁部
44a 接触部

Claims (2)

1. 一端側に発光素子実装領域を有するとともに他端側に電源回路実装領域を有する基板、この基板の一面側で前記発光素子実装領域に実装された発光素子、および前記基板の前記電源回路実装領域に実装された複数の電子部品を有する電源回路を備え、前記電子部品のうちのリード部品は前記基板の他面側に実装されている光源ユニットと；
   内面に前記基板の他面側に実装された前記リード部品が対向するように前記基板が取り付けられ、内部には、前記内面と前記基板の他面側との間に前記リード部品を収容する空間部を有するとともに、前記基板の前記発光素子実装領域と前記電源回路実装領域との間に対応して前記空間部内に突出して前記空間部を仕切る仕切部、および前記基板の前記発光素子実装領域に対応して前記空間部内に突出する複数の壁部を有し、前記基板の他面側に対向する前記内面から前記基板の前記発光素子実装領域までの前記空間部の最大高さは、前記基板の他面側に対向する前記内面から前記基板の前記電源回路実装領域までの前記空間部の最大高さよりも低い筐体と；
   を具備することを特徴とする照明装置。
2. 前記筐体は、前記基板に実装された前記発光素子の位置に対応して前記空間部内に突出するとともに前記基板に接触する接触部を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の照明装置。

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