JP6622261B2 - 照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートシンクを備えた照明器具に関する。

照明器具には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の光源と、光源からの光が通過するレンズ等の光学部品（カバーを含む）と、がヒートシンクに直接的に取り付けられたものが存在する（例えば、特許文献１）。従来、ヒートシンクは、ダイキャストで形成されていた。このため、ヒートシンクに対する光源又は光学部品の取付構造を変更しようとすると、その取付構造だけの変更であっても、フィンの部分を含むヒートシンク全体の金型を作り直す必要があった。

そこで、ヒートシンクとは別に、光源及び光学部品の両方が取り付けられる取付プレートをダイキャストで形成し、当該取付プレートを介して光源及び光学部品をヒートシンクに取り付けることが提案されている。これにより、光源又は光学部品の取付構造が変更された場合でも、取付プレート用の金型を作り直すだけで済む。

特開２０１２−１４６４２５号公報

しかしながら、取付プレートに光源が設置されると、光源で生じた熱は、取付プレートを介してヒートシンクに伝達される。このため、取付プレートでの熱の伝達ロスやヒートシンクと取付プレートとの界面での熱の伝達ロスが生じ、照明器具において放熱効率が低下するという問題があった。

そこで本発明の目的は、放熱効率が高く、且つ、ヒートシンクに対する光学部品の取付構造の変更が容易な照明器具を提供することである。

本発明に係る照明器具は、ヒートシンクと、光源と、当該光源からの光が通過する光学部品と、取付プレートと、を備える。ヒートシンクは、フィンが形成された芯部と、当該芯部の一端から突出した突出部と、を有する。光源は、突出部の先端面に設置される。取付プレートは、光学部品が取り付けられる環状部品であって、ヒートシンクの突出部に嵌まる開口部を有する。

上記照明器具によれば、光源がヒートシンクに設置されることにより、光源で生じた熱がヒートシンクに伝達され易くなる。よって、照明器具において高い放熱効率を実現することができる。又、光学部品の形状やサイズ（以下、「形状等」と称す）を変更する場合、ヒートシンクには形状等の変更を加えなくても、取付プレートの形状等を変更するだけでヒートシンクへの光学部品の取付けが可能になる。

上記照明器具において、取付プレートは、光学部品が取り付けられる第１平板部と、当該第１平板部に対して光学部品とは反対側に位置する第２平板部と、を有し、第２平板部は、器具本体に取り付けられる部分であってもよい。この構成によれば、ヒートシンクに光学部品を取り付けるための構造と、器具本体に取付プレートを取り付けるための構造と、を１つの部品（取付プレート）に集約することができる。この様に、取付プレートに様々な構造が集約されて当該取付プレートの形状が複雑化した場合であっても、ダイキャスト等で取付プレートを容易に形成することができる。又、第２平板部の厚さを大きくすることにより、器具本体への取付プレートの固定強度を高めることができる。

上記照明器具において、光学部品には爪部が設けられており、当該爪部が係合する係合溝が第１平板部の外周面に設けられていてもよい。この構成によれば、取付プレートへの光学部品の取付けが容易になる。

上記照明器具において、第２平板部の外周面が第１平板部の外周面より外側に位置し、取付プレートは、少なくとも第１平板部と第２平板部とで構成された段構造を有していてもよい。この構成によれば、第２平板部を、取付プレートに光学部品を取り付けるときに当該光学部品の位置を規定する位置決め部として機能させることができる。具体的には、光学部品の取付け時に当該光学部品が取付プレートへ向けて押し込まれたとき、光学部品の一部が第２平板部に当接することで、光学部品の更なる押込みが第２平板部によって制限される。この押込みの制限によって、光学部品の位置が規定される。

上記照明器具において、取付プレートは、第１平板部と第２平板部との間に位置する第３平板部を更に有し、第３平板部の外周面が第１平板部の外周面より外側に位置していてもよい。この構成によれば、第３平板部を、光学部品に対する上記位置決め部として機能させることができる。具体的には、光学部品の取付け時に当該光学部品が取付プレートへ向けて押し込まれたとき、光学部品の一部が第３平板部に当接することで、光学部品の更なる押込みが第３平板部によって制限される。この押込みの制限によって、光学部品の位置が規定される。

上記照明器具において、取付プレートは、第２平板部を貫通すると共に第１平板部の周縁部を切り欠いて直線的に設けられた配線用の通路を有していてもよい。この構成によれば、取付プレートが有する各段のエッジ（即ち、各平板部のエッジ）が配線に対して鋭く接触し難くなり、その結果として配線の損傷を防止することができる。

本発明によれば、照明器具において、高い放熱効率が実現され、且つ、ヒートシンクに対する光学部品の取付構造の変更が容易になる。

実施形態に係るＬＥＤ照明器具を概念的に示した斜視図である。 （Ａ）ＬＥＤ照明器具が備える照明モジュールを光源側から見た正面図、及び（Ｂ）当該照明モジュールの側面図である。 照明モジュールの分解側面図である。 図２（Ｂ）に示されたIV−IV線での照明モジュールの断面図である。 照明モジュールが備えるヒートシンクの正面図である。 照明モジュールが備えるレンズの（Ａ）正面図及び（Ｂ）斜視図である。 照明モジュールが備える取付プレートの（Ａ）側面図及び（Ｂ）正面図、並びに（Ｃ）図７（Ｂ）に示されたVIIC−VIIC線での取付プレートの断面図である。 レンズに設けられた爪部と取付プレートに設けられた係合溝との係合状態を示した断面図である。 （Ａ）（Ｂ）取付プレートの変形例を示した側面図である。

以下、本発明をＬＥＤ照明器具に適用した実施形態について、具体的に説明する。

図１は、実施形態に係るＬＥＤ照明器具を概念的に示した斜視図である。図１に示されたＬＥＤ照明器具は、天井等に設置される埋込式のダウンライトであり、照明モジュール１と、当該照明モジュール１を天井等の裏側で支持する器具本体２と、を備える。本実施形態では、ドーム状の反射板２１が器具本体２に設けられており、当該反射板２１の後端開口部２１ａに照明モジュール１が固定される。

図２（Ａ）は、照明モジュール１を光源側から見た正面図であり、図２（Ｂ）は、照明モジュール１の側面図である。図３は、照明モジュール１の分解側面図である。又、図４は、図２（Ｂ）に示されたIV−IV線での照明モジュール１の断面図である。図２（Ａ）〜図４に示される様に、照明モジュール１は、ヒートシンク３と、ＬＥＤ光源４と、光学部品であるレンズ５と、取付プレート６と、を備える。

図５は、ヒートシンク３の正面図である。図３〜図５に示される様に、ヒートシンク３は、フィン３１が形成された芯部３２と、当該芯部３２の一端３２ａから突出した突出部３３と、を有する。本実施形態では、ヒートシンク３は、純度の高い金属（一例としてアルミニウム）を用いて押出成形で形成された成形品から作られる。具体的には、次の過程を経てヒートシンク３は形成される。先ず、押出成形で形成された成形品に切断加工を施すことより、成形品の一部（切断加工品）を切り出す。その後、押出方向についての切断加工品の端部に、旋盤等による切削加工を施す。そして、切断加工品の端部に設けられたフィンを削り取り、又、必要に応じて芯部３２の周縁部を更に削ることにより、突出部３３を形成する。

押出成形では純度の高い金属（一例として、純度の高いアルミ材）を用いることができるため、押出成形で形成されたヒートシンク３は、純度の低い金属（一例として、アルミダイキャスト材であるＡＤＣ１２等）が使用されるダイキャストで形成されたヒートシンクに比べて、熱伝導率が高く、従って放熱効率も高い。ヒートシンク３の熱伝導率は、一例として２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度である。よって、押出成形によれば、放熱効率を低下させることなく、ヒートシンク３を小型化して軽量化することができる。

本実施形態では、突出部３３は円柱状に形成されている（図５参照）。円柱状は、切削加工による簡単なプロセスで形成することができる形状である。尚、切削加工によるプロセスの複雑化を許容できる場合には、突出部３３の形状は、円柱状に限らず、四角柱状などの別の形状であってもよい。

又、突出部３３は、その先端面３３ａが平坦に形成されている。尚、先端面３３ａは、成形品から切断加工品を切り出すときに形成されるカット面そのものであってもよいし、旋盤等による切削加工で形成された面であってもよい。

ＬＥＤ光源４は、突出部３３の先端面３３ａに直接的に設置される（図４参照）。本実施形態では、ＬＥＤ光源４は、ＣＯＢ（Chip On Board）型ＬＥＤである。ＬＥＤ光源４は、ネジ留めで先端面３３ａに固定される。具体的には、先端面３３ａに形成されている２つのネジ穴３４（図５参照）にネジを１つずつ捩じ込み、当該ネジの頭部を利用してＬＥＤ光源４の基板を先端面３３ａに押さえ付けることにより、ＬＥＤ光源４が先端面３３ａに固定される。

尚、ＬＥＤ光源４は、接着剤や両面テープ（好ましくは熱伝導率の高いもの）等の固定材で先端面３３ａに固定されてもよい。即ち、ＬＥＤ光源４の設置に関する「直接的」という用語には、他の部材を何ら介さずにＬＥＤ光源４を先端面３３ａに設置する場合に限らず、接着剤や両面テープ等の固定材を介してＬＥＤ光源４を先端面３３ａに設置する場合も含まれるものとする。又、ＬＥＤ光源４は、ＣＯＢ型ＬＥＤに限らず、ＳＭＤ（Surface Mount Divice）型ＬＥＤであってもよいし、砲弾型ＬＥＤであってもよい。

レンズ５は、ＬＥＤ光源４からの光を通過させて照明光を形成する光学部品である。図６（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、レンズ５の正面図及び斜視図である。図６（Ａ）及び（Ｂ）に示される様に、レンズ５は、レンズ部５１と、筒部５２と、取付部５３と、を有する。レンズ部５１は、照明光を屈折又は散乱させることにより照明光を形成する。筒部５２は、レンズ部５１を支持すると共に、ＬＥＤ光源４からレンズ部５１までの距離を規定する。

取付部５３は、取付プレート６へのレンズ５の取付けに用いられる部分である。具体的には、取付部５３は、環状の側壁部５３１と、当該側壁部５３１に切欠きを設けて形成された３つの係合部５３２と、を有する。３つの係合部５３２の各々は、外側への撓曲が可能な撓曲部５３２Ａと、当該撓曲部５３２Ａの先端に設けられた爪部５３２Ｂと、から構成されている（図６（Ｂ）参照）。

取付プレート６は、ヒートシンク３とは別の部品であり、ヒートシンク３へのレンズ５の取付けに用いられる。本実施形態では、取付プレート６はダイキャストで形成される。従って、取付プレート６が複雑な形状であったとしても、旋盤等による切削加工で形成する場合に比べて取付プレート６の形成が容易である。

図７（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、取付プレート６の側面図及び正面図であり、図７（Ｃ）は、図７（Ｂ）に示されたVIIC−VIIC線での取付プレート６の断面図である。図７（Ｂ）及び（Ｃ）に示される様に、取付プレート６は、環状部品であり、ヒートシンク３の突出部３３に嵌まる開口部６０を有する。本実施形態では、開口部６０は、突出部３３の断面形状（図５参照）と同じ円形状を呈しており、突出部３３に殆ど隙間なく嵌まる。又、突出部３３に開口部６０を嵌めたときのそれらの界面（即ち、開口部６０の内周面６０ａと突出部３３の外周面３３ｂ（図５参照））には、開口部６０の中心を基準として互いに反対側の位置にネジ穴７１が１つずつ形成されている（図５及び図７（Ｂ）参照）。そして、それらのネジ穴７１を用いて取付プレート６がヒートシンク３に取り付けられる。

ヒートシンク３に取付プレート６が取り付けられたとき、取付プレート６は、突出部３３に対して次の様な位置関係で配されること好ましい。即ち、取付プレート６の先端面（具体的には、後述する第１平板部６１の端面）が突出部３３の先端面３３ａと同一平面で揃うか、又は突出部３３が取付プレート６の先端面から僅かに突出することが好ましい。よって、取付プレート６の厚さは、突出部３３の厚さと同じか又はそれより僅かに小さいことが好ましい。

図７（Ａ）及び（Ｃ）に示される様に、取付プレート６は、レンズ５が取り付けられる第１平板部６１と、当該第１平板部６１に対してレンズ５（図３参照）とは反対側に位置する第２平板部６２と、これらの平板部の間に位置する第３平板部６３と、を有する。本実施形態では、３つの平板部６１〜６３は、何れも円盤状であり、正面視（図７（Ｂ））において同心となる様に配されている。そして、第２平板部６２の外周面６２ａが第１平板部６１の外周面６１ａより外側に位置し、第３平板部６３の外周面６３ａが、外周面６２ａ及び６１ａの間に位置しており、取付プレート６は、３つの平板部６１〜６３で構成された３段構造を有している。

第１平板部６１は、その外周面６１ａに、全周（詳細には、後述する通路６４（図７（Ｂ）及び（Ｃ）参照）が形成された部分を除いて全周）に亘って係合溝６１ｂが形成されている（図７（Ａ）参照）。そして、この係合溝６１ｂには、レンズ５に設けられた３つの爪部５３２Ｂの各々が、図８に示される様に係合する。係合溝６１ｂへの３つの爪部５３２Ｂの係合により、レンズ５が取付プレート６に取り付けられる。その結果、レンズ５は、取付プレート６を介してヒートシンク３に取り付けられる（図４参照）。この様なレンズ５の取付けによれば、レンズ５の背面側の開口部が、少なくとも第１平板部６１で塞がれる。よって、レンズ５内に背面側から埃や虫等の異物が侵入することが防止される。

第２平板部６２は、器具本体２に取り付けられる部分であり、厚さＴ２が第１平板部６１の厚さＴ１より大きい。本実施形態では、第２平板部６２の外周面６２ａには、開口部６０の中心を基準として互いに反対方向（側方）へ隆起した２つの隆起部６２１が形成されており、当該２つの隆起部６２１に、器具本体２に取付プレート６を固定するためのネジ穴６２１ａが形成されている（図１及び図４も参照）。

この様なネジ穴６２１ａは、その長さが長いほど、器具本体２への第２平板部６２の固定強度を高めることができる。本実施形態では、第２平板部６２の厚さＴ２が第１平板部６１の厚さＴ１より大きいため、ネジ穴６２１ａの長さが長くなり、その結果として、器具本体２への第２平板部６２の固定強度が高くなっている。よって、第２平板部６２の厚さＴ２は、器具本体２への照明モジュール１の固定強度を高めるための要因になっている。

第３平板部６３は、取付プレート６にレンズ５を取り付けるときに当該レンズ５の位置を規定する位置決め部として機能する。具体的には、レンズ５の取付け時に当該レンズ５が取付プレート６へ向けて押し込まれたとき、爪部５３２Ｂが係合溝６１ｂに係合すると同時に、係合部５３２の先端又は側壁部５３１の縁が第３平板部６３の表面に当接又は近接することで（図８参照）、レンズ５の更なる押込みが第３平板部６３によって制限される。この押込みの制限によって、レンズ５の位置が規定される。

図７（Ｂ）及び（Ｃ）に示される様に、取付プレート６は、ＬＥＤ光源４に電力供給するための配線を通す通路６４（配線用の通路）を有する。具体的には、通路６４は、第２平板部６２を貫通すると共に第１平板部６１及び第２平板部６２のそれぞれの周縁部を切り欠いて直線的に設けられている。即ち、通路６４の内面のうちの開口部６０側の部分が、第１平板部６１から第２平板部６２まで段のない平坦面である。この様な通路６４によれば、取付プレート６が有する各段のエッジ（即ち、各平板部のエッジ）が配線に対して鋭く接触し難くなり、その結果として配線の損傷を防止することができる。

上述した照明器具によれば、ＬＥＤ光源４がヒートシンク３に直接的に設置されることにより、ＬＥＤ光源４で生じた熱がヒートシンク３に伝達され易くなる。よって、照明器具において高い放熱効率が実現される。又、レンズ５の形状等（例えば、取付部５３の内径など）を変更する場合、ヒートシンク３には形状等の変更を加えなくても、取付プレート６の形状等（例えば、第１平板部６１の外径など）を変更するだけでヒートシンク３へのレンズ５の取付けが可能になる。よって、ヒートシンク３に対するレンズ５の取付構造の変更が容易になる。

例えば、ヒートシンク３の突出部３３の外周面に、爪部５３２Ｂを係合させるための係合溝を形成することを考えた場合、取付部５３の内径を変更する必要はあるが、レンズ５をヒートシンク３に取り付けることができる。しかし、突出部３３に係合溝を形成するためには、突出部３３の形成後、旋盤等による更なる切削加工が必要になり、ヒートシンク３を形成するためのプロセスが複雑になる。そこで、本実施形態では、ヒートシンク３にレンズ５を取り付けるための役割を取付プレート６に担わせている。これにより、ヒートシンク３とは別に取付プレート６を形成する必要はあるが、取付プレート６は、ダイキャスト等で容易に形成することができるため、全体として製造プロセスが簡略化される。

又、上記取付プレート６によれば、ヒートシンク３にレンズ５を取り付けるための構造と、器具本体２に照明モジュール１を取り付けるための構造と、を１つの部品（取付プレート６）に集約することができる。この様に、取付プレート６に様々な構造が集約されて当該取付プレート６の形状が複雑化した場合であっても、ダイキャスト等で取付プレート６を容易に形成することができる。又、取付プレート６は、天井等の裏側で上方から落下してきた異物（埃等）を受け止めることができ、従って当該取付プレート６に取り付けられた器具本体２内に異物が侵入することを防ぐことができる。

図９（Ａ）は、取付プレート６の変形例を示した側面図である。図９（Ａ）に示される様に、取付プレート６は、第１平板部６１と第２平板部６２とで構成された２段構造を有していてもよい。この構成においては、第２平板部６２を、上述した第３平板部６３と同様に、レンズ５に対する位置決め部として機能させることができる。

尚、取付プレート６は、２段構造や３段構造に限らず４段以上の構造を有しいてもよく、取付プレート６に取り付ける部品の数や器具本体２への取付方法等に応じて段数を適宜変更することができる。

図９（Ｂ）は、取付プレート６の他の変形例を示した側面図である。図９（Ｂ）に示される様に、第２平板部６２には、取付プレート６を器具本体２に取り付けるための構造として、ネジ穴６２１ａが形成された隆起部６２１を外周面６２ａに設けることに代えて、当該外周面６２ａに直接的にネジ穴６２ｂが形成されていてもよい。この場合、側方からのネジ留めにより、器具本体２に第２平板部６２が固定される。この様な構成によれば、固定構造が目立ちにくくなるため、スポットライト等、ユーザに視認される部分が多い照明器具において好ましい。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。更に、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

例えば、ヒートシンク３は、ダイキャストで形成されてもよい。又、取付プレート６に設けられる係合溝６１ｂは、爪部５３２Ｂが嵌まる環状の溝に限らず、所定位置でのレンズ５の回転により爪部５３２Ｂを係止（ロック）する溝であってもよい。

更に、上述したＬＥＤ照明器具（主に照明モジュール１）の各部構成は、ダウンライトやスポットライトに限定されない種々の照明器具に適用することができる。

１ 照明モジュール
２ 器具本体
３ ヒートシンク
４ ＬＥＤ光源
５ レンズ
６ 取付プレート
２１ 反射板
２１ａ 後端開口部
３１ フィン
３２ 芯部
３２ａ 一端
３３ 突出部
３３ａ 先端面
３３ｂ 外周面
３４ ネジ穴
５１ レンズ部
５２ 筒部
５３ 取付部
６０ 開口部
６０ａ 内周面
６１ 第１平板部
６２ 第２平板部
６３ 第３平板部
６１ａ、６２ａ、６３ａ 外周面
６１ｂ 係合溝
６２ｂ ネジ穴
６４ 通路
７１ ネジ穴
５３１ 側壁部
５３２ 係合部
５３２Ａ 撓曲部
５３２Ｂ 爪部
６２１ 隆起部
６２１ａ ネジ穴
Ｔ１、Ｔ２ 厚さ

Claims (5)

1. フィンが形成された芯部と、当該芯部の一端から突出した突出部と、を有するヒートシンクと、
   前記突出部の先端面に設置された光源と、
   前記光源からの光が通過する光学部品と、
   前記光学部品が取り付けられる取付プレートであって、前記突出部に実質的に隙間なく嵌まる開口部を有する環状の取付プレートとを備え、
   前記取付プレートは、
   前記光学部品が容易に取り付けられる第１平板部と、
   前記第１平板部に対して前記光学部品とは反対側に位置し、器具本体に取り付けられる第２平板部とを有する、照明器具。
2. 前記光学部品には、両側に切欠きが設けられ、外側へ撓曲可能であり先端に爪部が設けられた撓曲部を備えており、当該爪部が係合する係合溝が前記第１平板部の外周面に設けられている、請求項１に記載の照明器具。
3. 前記第２平板部の外周面が前記第１平板部の外周面より外側に位置し、
   前記取付プレートは、少なくとも前記第１平板部と前記第２平板部とで構成された段構造を有する、請求項１又は２に記載の照明器具。
4. 前記取付プレートは、前記第１平板部と前記第２平板部との間に位置する第３平板部を更に有し、前記第３平板部の外周面が前記第１平板部の外周面より外側に位置する、請求項１〜３の何れか１項に記載の照明器具。
5. 前記取付プレートは、前記第２平板部を貫通すると共に前記第１平板部の周縁部を切り欠いて直線的に設けられた配線用の通路を有する、請求項１〜４の何れか１項に記載の照明器具。

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