JP6566201B2 - 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設するとともに、筐体内の空間部に電源回路を配設していることが多い。また、筐体の下面に発光素子からの光の配光を制御するためのレンズを配設するとともに、筐体の下面をグローブで覆っていることが多い。

また、部品点数の削減等のために、レンズとグローブの機能を併せ持つように、レンズ部を設けた透光カバーを筐体の下面に取り付けるようにしたものがある。

この場合、透光カバーの表面が発光面となるが、レンズ部のみが光ってその輝度が高いため、発光面に輝度むらが生じやすい。また、主としてレンズ部のみからしか光が出射されないため、透光カバーを通じて外部に取り出される光の割合である光取出効率が低くなりやすい。

特開２０１４−７２１０６号公報

本発明が解決しようとする課題は、発光面の輝度むらを抑制し、光取出効率を向上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、筐体、光源ユニットおよび透光カバーを備える。光源ユニットは、基板、基板に少なくとも前後方向に沿って所定の間隔をあけて実装された複数の発光素子、基板に設けられた電源回路、および前後の発光素子の間で基板にそれぞれ実装されるとともに発光素子にそれぞれ電気的に接続される複数のコンデンサを有し、筐体に配設される。透光カバーは、カバー部、複数のレンズ部および突条部を有する。カバー部は、光源ユニットを覆って筐体に配設される。複数のレンズ部は、発光素子にそれぞれ対向してカバー部の表面から前後方向に沿って所定の間隔をあけて突設されるとともに、発光素子からの光を前後方向に対して直交する幅方向に広げる配光特性を有する。突条部は、前後のレンズ部間に前後のレンズ部を接続するようにカバー部の表面から突設され、コンデンサに対向される。

本発明によれば、発光面の輝度むらが抑制され、光取出効率が向上することが期待できる。

一実施形態を示す照明装置の一部の断面図である。 同上照明装置の透光カバーの斜視図である。 同上照明装置の断面図である。 同上照明装置の分解状態の斜視図である。 同上照明装置の斜視図である。

以下、一実施形態を、図１ないし図５を参照して説明する。

図３および図４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、図３および図４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の表面は、光の反射率が高い白色に塗装されている。

基板20は、前後方向に長い略長方形に形成され、前側に発光素子実装領域23aが形成され、後側に電源回路実装領域23bが形成されている。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、発光素子実装領域23aと電源回路実装領域23bとの割合は例えば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よりも前側に、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の前後方向に沿って所定の間隔をあけて３つずつ配列されている。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。

基板20の発光素子実装領域23aには、各発光素子21のちらつき防止のために各発光素子21に電気的に並列に接続されるコンデンサＣが、各発光素子21の後側にそれぞれ実装されている。したがって、発光素子21とコンデンサＣとが前後方向に交互に配列されている。さらに、最も後側のコンデンサＣよりも前側の各コンデンサＣは、前後の発光素子21の間に位置されている。

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源を所定の直流電源に変換し、この直流電源を発光素子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。なお、電源回路22には、コンデンサＣも含まれる。

また、図１、図３ないし図５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下面に開口部35が形成されている。筐体11の後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、前後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の前側の幅方向中央の１箇所、および後側の幅方向一側の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、後側の幅方向他側の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の前側の幅方向中央の１箇所、および後側の幅方向両側の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に挿通される。

筐体11の内部には、筐体11の前側と後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の前後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の後側の側面部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には、ブッシング14が取り付けられている。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49によって閉塞されている。

筐体11の上面部32には、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。

また、図３および図４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３および図４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は、筐体11の配線孔47に密に取り付けられている。ブッシング14には、外部から電源回路22に交流電源を供給する一対の電線58が挿通される。

また、図１ないし図５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等の透明な材料によって一体に形成されている。

透光カバー15は、筐体11の開口部35を覆うカバー部65を備えている。カバー部65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66が突設されている。カバー部65の前側の幅方向中央の１箇所、および後側の幅方向両側の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67a，67bが形成されている。

カバー部65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65a、および電源回路実装領域23bを覆う電源回路側カバー部65bを備えている。

発光素子側カバー部65aは、平板状に形成され、上面が基板20の下面に当接される。発光素子側カバー部65aには、基板20の各発光素子21の位置にそれぞれ対応して複数のレンズ部68が一体に形成され、基板20の各コンデンサＣの位置に対応してそれぞれ突条部69が一体に形成され、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部70が一体に形成されている。そして、レンズ部68および突条部69等が設けられた発光素子側カバー部65aが発光面71として構成されている。

レンズ部68は、発光素子21にそれぞれ対向して発光素子側カバー部65aの下面から前後方向に沿って所定の間隔をあけて突設されている。レンズ部68の上面側には発光素子21を収容する凹部68aが形成され、レンズ部68の下面側は発光素子側カバー部65aから突出されている。レンズ部68は、凹部68aの内面が発光素子21からの光が入射する入射面68bであり、発光素子側カバー部65aから突出する凸面が入射した光が出射する出射面68cである。凹部68a（入射面68b）は、前後方向の幅が幅方向の幅よりも広くなっている。凹部68a（入射面68b）の前後方向の端部は、突条部69の裏側に対向する領域まで延設されている。レンズ部68は、幅方向の中央が発光素子21に対向され、出射面68cには幅方向に２つの凸面が突出されていて、発光素子21からの光を幅方向に広げる配光特性を有している。

突条部69の上面側にはコンデンサＣを収容する収容部69aが形成され、突条部69の下面側は発光素子側カバー部65aから突出されている。突条部69は、レンズ部68の幅方向の中央であって、発光素子21の前後方向の位置に配設されている。突条部69は、最前部のレンズ部68の前側、前後のレンズ部68間、最後部のレンズ部68との後側に、それぞれ前後方向に沿って形成されている。突条部69は、レンズ部68の前面、後面にそれぞれ接続されている。突条部69は、発光素子側カバー部65aからの突出量が、レンズ部68よりも低くなっている。

突部70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65aの下方に半球状に突設されている。突部70は、発光素子側カバー部65aに対してレンズ部68よりも下方に突出されている。

電源回路側カバー部65b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72が形成されている。突出部72は、電源回路側カバー部65b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73を有している。突出部72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、その突出量が突部70の突出量と同じとされている。さらに、突出部72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74が形成されている。

カバー部65の発光素子側カバー部65aと電源回路側カバー部65bの突出部72との間には、段差部76がカバー部65の幅方向の全域に亘って形成されている。

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65b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65b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（登録商標）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、交流電源を所定の直流電源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への直流電源の供給を停止し、発光素子21を消灯させる。

また、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の外面から外気中に放熱される。

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34b内の空気中に放熱されるとともに、電源回路側空間部34b内の空気の対流によって筐体11に伝わり、筐体11の外面から外気中に放熱される。

また、点灯時において、発光素子21の光は、入射面68bからレンズ部68に入射し、出射面68cから出射される。このとき、レンズ部68によって幅方向に広がる配光に制御される。

発光素子21の光の一部は、カバー部65内を導光されて突条部69から出射される。

そして、レンズ部68が光ることに加えて突条部69も光ることにより、発光面積が大きくなるとともに、レンズ部68のみが高い輝度で光っている場合に比べて発光面71内における輝度差が低減され、発光面71の輝度むらが抑制される。

突条部69は前後のレンズ部68を接続されているため、レンズ部68と突条部69とが連続して一体的に光り、発光面積が大きく、発光面71の輝度むらが抑制される。

突条部69は、レンズ部68の幅方向の中央であって、発光素子21の前後方向の位置に配設されているため、発光素子21からの光が導光されやすく、突出部69の輝度を高くできる。

レンズ部68の入射面68aが突条部69の裏側に対向する領域まで設けられているため、レンズ部68の入射面68aからカバー部65内に入射された光が突条部69から出射されやすくできる。

突条部69は、発光素子側カバー部65aからの突出量が、レンズ部68よりも低くなっているため、レンズ部68による配光制御への影響を低減することができる。

突条部69は、レンズ部68の前後に接続されるため、レンズ部68による幅方向に広げる配光制御への影響を低減することができる。

また、レンズ部68から光が出射されることに加えて、突条部69からも光が出射されるため、光取出効率の向上が期待できる。そして、光取出効率についてシミュレーションしたところ、突条部69を設けていない場合の光取出効率が９３．１％であったのに対して、突条部69を設けた場合の光取出効率が９３．７％であり、光取出効率の向上が確認された。

本実施形態の照明装置によれば、発光面71の輝度むらが抑制され、光取出効率が向上することができる。

また、突条部69は、発光素子21のちらつき防止のためのコンデンサＣを覆うことができる。

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
15 透光カバー
20 基板
21 発光素子
22 電源回路
65 カバー部
68 レンズ部
69 突条部
Ｃ コンデンサ

Claims (1)

1. 筐体と；
   基板、この基板に少なくとも前後方向に沿って所定の間隔をあけて実装された複数の発光素子、前記基板に設けられた電源回路、および前後の前記発光素子の間で前記基板にそれぞれ実装されるとともに前記発光素子にそれぞれ電気的に接続される複数のコンデンサを有し、前記筐体に配設された光源ユニットと；
   前記光源ユニットを覆って前記筐体に配設されるカバー部、前記発光素子にそれぞれ対向して前記カバー部の表面から前記前後方向に沿って所定の間隔をあけて突設されるとともに前記発光素子からの光を前記前後方向に対して直交する幅方向に広げる配光特性を有する複数のレンズ部、これら前後のレンズ部間にこれら前後のレンズ部を接続するように前記カバー部の表面から突設され前記コンデンサに対向される突条部を有する透光カバーと；
   を具備することを特徴とする照明装置。

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