JP6674069B1 - Ｌｅｄ照明ヘッド - Google Patents

Abstract

複数のＬＥＤ光源を備えたＬＥＤ照明ヘッドにおいて、放熱性を確保しつつ、光源系の光路を遮ることなく、ＬＥＤ光源の配置の自由度を確保する。反射板（４）は、ＬＥＤ光源（５ａ）から出射された光を反射する反射面（４ａ）と、ＬＥＤ光源（５ｂ）から出射された光を反射する反射面（４ｂ）と、ＬＥＤ光源（５ｃ）から出射された光を反射する反射面（４ｃ）とを有する。ベースフレーム（２）は、反射面（４ａ）と対向して配置されるＬＥＤ光源（５ａ）が取り付けられる取付部（２ｂ）を有し、この取付部（２ｂ）から反射板（４）を貫通して、反射板（４）の背面に至る。リングフレーム（３）は、反射板（４）の周囲を囲むように配置され、反射面（４ｂ），（４ｃ）と対向して配置されたＬＥＤ光源（５ｂ），（５ｃ）が取り付けられている

Description

本発明は、ＬＥＤ照明ヘッドに係り、特に、異なる位置に配置された複数のＬＥＤ光源の放熱構造に関する。

従来、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源としたＬＥＤ照明ヘッドにおいて、複数のＬＥＤ光源が発する熱を放熱する放熱構造が知られている。例えば、特許文献１には、図６に示すように、反射板２１の手前中央に配置された単一のＬＥＤキャリア２２に、出射方向が異なる２つのＬＥＤ光源２３を取り付けたランプ２０が開示されている。ＬＥＤキャリア２２は、水平に延在しており、その中央には、冷却フィン２２ａが設けられていると共に、その両端には、２つのＬＥＤ光源２３が取り付けられている。反射板２１には、それぞれのＬＥＤ光源２３から出射された光を反射する２つの反射面が設けられている。ＬＥＤキャリア２２が備える放熱フィン２２ａは、それぞれのＬＥＤ光源２３が発する熱を直接的に放熱するため、ＬＥＤキャリア２２自体が完結した放熱部材として機能する。

また、特許文献２には、図７に示すように、筐体３１の中央に配置された単一の基板支持板３２に、出射方向が異なる２つのＬＥＤ光源３３を取り付けた発光装置３０が開示されている。基板支持板３２は、筐体３１の中央から上方に向かって起立しており、基板支持板３２の左右の側面には、ＬＥＤ光源３３がそれぞれ取り付けられている。筐体３１は、それぞれのＬＥＤ光源３３から出射された光を反射する２つの反射面が設けられている。２つのＬＥＤ光源３３の共通の取付部材である基板支持板３２は、筐体３１を上下に貫通して筐体３１の背面に至っており、この背面に設けられた放熱フィン３４または高熱伝導性部材と接している。これにより、２つのＬＥＤ光源３３が発する熱は、基板支持板３２のみならず、基板支持板３２を介して筐体３１の背面に導かれ、放熱フィン３４等によっても放熱される。

特表２０１４−５１１０１７号公報 特開２００７−３００１３８号公報

上述した特許文献１および２は、単一の取付部材（ＬＥＤキャリアや基板支持板）に複数のＬＥＤ光源を取り付け、この取付部材を共通の放熱部材として用いることで、複数のＬＥＤ光源の放熱を行うものである。そのため、ＬＥＤ光源の配置場所は、例えば、特許文献１におけるＬＥＤキャリアの両端や、特許文献２における基板支持板の両側面といった如く、取付部材の近傍に自ずと制限されることになり、ＬＥＤ光源の配置上の自由度が低い。また、共通の取付部材に複数のＬＥＤ光源を離して配置しようとすると、反射板の手前に位置する取付部材が大きくなって、光源系の光路が遮られてしまう。

そこで、本発明の目的は、複数のＬＥＤ光源を備えたＬＥＤ照明ヘッドにおいて、放熱性を確保しつつ、光源系の光路を遮ることなく、ＬＥＤ光源の配置の自由度を確保することである。

かかる課題を解決すべく、本発明は、複数のＬＥＤ光源を用いたＬＥＤ照明ヘッドを提供する。このＬＥＤ照明ヘッドは、反射板と、第１のＬＥＤ光源と、第２のＬＥＤ光源と、第１の反射面と、第２の反射面と、第１の放熱部材と、第２の放熱部材とを有する。第１のＬＥＤ光源は、反射板の縁部よりも内側に配置されている。第２のＬＥＤ光源は、第１のＬＥＤ光源とは異なる位置に配置されている。第１の反射面は、反射板に設けられ、第１のＬＥＤ光源から出射された光を反射する。第２の反射面は、反射板に設けられ、第２のＬＥＤ光源から出射された光を反射する。第１の放熱部材は、第１のＬＥＤ光源が取り付けられる取付部を有し、取付部から反射板を貫通して反射板の背面に至る。第２の放熱部材は、第１の放熱部材とは別に設けられ、第２のＬＥＤ光源が取り付けられる。

ここで、本発明において、上記第２のＬＥＤ光源は、反射板の縁部近傍に配置されており、上記第２の放熱部材は、反射板の周囲を囲むように配置されていることが好ましい。また、第３のＬＥＤ光源と、第３の反射面とを設けてもよい。第３のＬＥＤ光源は、第２の放熱部材に取り付けられている。第３の反射面は、反射板に設けられ、第３のＬＥＤ光源から出射された光を反射する。この場合、第３のＬＥＤ光源は、第２のＬＥＤ光源と並んで配置されていてもよい。

本発明において、上記第１の放熱部材は、反射板の表裏を貫通して直線状に延在する部位に対して屈曲しており、この屈曲した部位上に第１のＬＥＤ光源が取り付けられていることが好ましい。また、上記反射板は、反射面毎に分割された複数の部材を組み合わせることによって構成されていてもよい。さらに、上記第２の放熱部材は、反射板の背面において、第１の放熱部材に連結され、ＬＥＤ照明ヘッドのフレームとして一体化されていることが好ましい。この場合、上記反射板は、フレームの枠内に保持されていることが望ましい。

本発明によれば、反射板の縁部よりも内側に配置された第１のＬＥＤ光源は、反射板の表裏を貫通する第１の放熱部材に取り付け、第１のＬＥＤ光源とは異なる位置に配置された第２のＬＥＤ光源は、第１の放熱部材とは別に設けられた第２の放熱部材に取り付けられる。このように、第１のＬＥＤ光源と第２のＬＥＤ光源とで、反射板の手前に露出する放熱部材を別けることで、ＬＥＤ光源を離して配置しても、放熱部材の露出を最小化できる。その結果、放熱性を確保しつつ、光源系の光路を遮ることなく、複数のＬＥＤ光源を高い自由度で配置することが可能になる。

照明ヘッドの外観斜視図 照明ヘッドの展開斜視図 照明ヘッドの平面図 図３のＡ−Ａ断面図 図３のＢ−Ｂ断面図 従来技術の説明図 従来技術の説明図

図１は、本実施形態に係る照明ヘッドの外観斜視図である。この照明ヘッド１は、スタンド型や吊り下げ型を含む各種の照明器具の一部として使用される。照明ヘッド１には、複数のＬＥＤ光源が内蔵されており、ベースフレーム２と、リングフレーム３と、反射板４とを主体に構成されている。これらのフレーム２，３は、照明ヘッド１の背面において互いに連結されており、強固な構造体を形成するフレームとして一体化されている。また、フレーム２，３は、複数のＬＥＤ光源が発する熱を放熱するための放熱部材としても兼用される。反射板４は、一体化されたフレーム２，３の枠内に保持されている。

図２は、照明ヘッド１の展開斜視図である。ベースフレーム２は、反射板４の上方（背面側）、かつ、反射板４の略中央に設けられている。このベースフレーム２は、熱伝導性に優れた金属材、例えば、アルミニウム材、黒アルマイト加工が表面に施されたアルミニウム材、銅材などによって形成されている。また、このような金属材に代えて、熱伝導性に優れた非金属材、例えば、カーボン素材やその複合材を用いてもよい。

ベースフレーム２は、四角筒状の基部２ａを主体に構成されており、その下端には、取付部２ｂと、アーム部２ｃとが設けられている。基部２ａは、照明機器を構成する他の部材に取り付けられる。取付部２ｂは、直線状に延在する基部２ａの下端から下方に向かって突出しており、その先端は、側方（斜め側方を含む。）に屈曲しており、屈曲した部位上に、ＬＥＤ光源５ａが設置されている。なお、ＬＥＤ光源５ａの設置場所は、必ずしも、取付部２ｂの先端部に限られるものではなく、反射板４に光を照射できる位置であれば、その設置場所は任意である。また、この屈曲した部位には、ネジ穴が設けられており、このネジ穴にネジを挿入することによって反射板４が取り付けられる。アーム部２ｃは、基部２ａの下端における取付部２ｂとは反対側に設けられ、側方に向かって延在している。このアーム部２ｃの先端は、複数のネジ穴が設けられており、これらのネジ穴に取付ネジを挿入することによって、リングフレーム３や反射板４が取り付けられる。

リングフレーム３は、反射板４の周囲を設けられている。このリングフレーム３は、ベースフレーム２の材質として例示したように、熱伝導性に優れた金属材または非金属材によって構成されている。リングフレーム３は、反射板４の周囲を囲むようなリング形状を有しており、その一部が内側（中心側）に向かって延在することによって、取付部３ａが形成されている。取付部３ａの一部は、下方に陥没しており、この陥没した部位の上面には、ＬＥＤ光源５ａから離れた２つのＬＥＤ光源５ｂ，５ｃが並んで設置されている。取付部３ａの一部を陥没させる理由は、ＬＥＤ光源５ｂ，５ｃと反射板４との間隔を確保するためである。また、リングフレーム３には、複数のネジ穴が適宜の箇所に設けられており、これらのネジ穴に取付ネジを挿入することによって、ベース２や反射板４が取り付けられる。

反射板４は、例えば、樹脂製の材料などによって一体形成されている。この反射板４には、それぞれのＬＥＤ光源５ａ〜５ｃに対応して、鏡面メッキが施された複数の反射面４ａ〜４ｃが個別に形成されている。また、反射板４には、ベースフレーム２の取付部２ｂを挿通可能な開口形状を有する貫通孔４ｄが設けられている。なお、反射板４は、一体形成ではなく、反射面毎に分割された複数の部材を組み合わせることによって構成してもよい。

それぞれのＬＥＤ光源５ａ〜５ｃは、ＬＥＤ（発光ダイオード）の単体またはＬＥＤ群を基板に搭載した発光ユニットによって構成されている。個々の発光ユニットに搭載されたＬＥＤは共通の指向性を有しており、１つの光源として特定の方向に光を出射する。本明細書において、「ＬＥＤ光源」とは、少なくとも１つのＬＥＤを備え、１つの光源として特定の方向に光を出射するものをいう。

照明ヘッド１の組み立てに際しては、まず、リングフレーム３上に反射板４を配置した上で、これらをネジで固定する。つぎに、貫通孔４ｄに取付部２ｂを挿通しながら、反射板４上にベースフレーム２を配置した上で、これらをネジで固定する。これによって、反射板４はフレーム２，３の枠内に保持され、照明ヘッド１として一体化される。

図３は、照明ヘッド１の平面図である。同図の上下方向を反射板４の前後方向とした場合、反射板４には、３つの反射面４ａ〜４ｃが前後方向に交互にオフセットして配置されている。３つのＬＥＤ光源５ａ〜５ｃは、図示した紙面の表裏方向に所定の間隔を空けて反射板４と対向しており、反射面４ａ〜４ｃのそれぞれと位置的に対応して配置されている。

具体的には、反射面４ａは、反射板４の前方中央に位置しており、同図の平面視において、略円形状に形成されている。また、反射面４ａの後端近傍には、ＬＥＤ光源５ａが配置されている。ＬＥＤ光源５ａは、反射板４における反射面４ａ〜４ｃの形成面側に露出した取付部２ｂに取り付けられており、反射板４の縁部よりも内側、より具体的には、反射板４の略中央に位置している。ＬＥＤ光源５ａから出射された光は、前方中央の反射面４ａの曲面形状に応じて反射する。この反射光は、図示しない拡散板などを経て照射面上に照射され、これによって、ＬＥＤ光源５ａに由来した照射領域（照射面上に形成される高輝度領域）が形成される。

反射面４ｂは、反射板４の左後方に位置しており、同図の平面視において、反射面４ａと重なっている右上部分を切り欠いた略楕円ビーム形状を有する。この右上部分、すなわち、反射面４ａ，４ｂの境界部位４ｅは、両者の曲面形状の違いに起因して非連続な段差となっている。また、反射面４ｂの後端近傍には、ＬＥＤ光源５ｂがＬＥＤ光源５ａから離れて配置されている。ＬＥＤ光源５ｂは、反射板４の表面側（反射面４ａ〜４ｃの形成面側）に対向するように露出した取付部３ａに取り付けられており、反射板４の中央付近に位置するＬＥＤ光源５ａよりも外側、より具体的には、反射板４の縁部近傍に位置している。ＬＥＤ光源５ｂから出射された光は、左後方の反射面４ｂの曲面形状に応じて反射する。この反射光は、拡散板などを経て照射面上に照射され、これによって、ＬＥＤ光源５ｂに由来した照射領域が形成される。

反射面４ｃは、反射板４の右後方に位置しており、同図の平面視において、反射面４ａと重なっている左上部分を切り欠いた略楕円ビーム形状を有する。この左上部分、すなわち、反射面４ａ，４ｃの境界部位４ｆは、両者の曲面形状の違いに起因して非連続な段差となっている。また、反射面４ｃの後端近傍には、ＬＥＤ光源５ｃがＬＥＤ光源５ａ，５ｂから離れて配置されている。ＬＥＤ光源５ｂは、反射板４の表面側（反射面４ａ〜４ｃの形成面側）に対向するように露出した取付部３ａに取り付けられており、反射板４の中央付近に位置するＬＥＤ光源５ａよりも外側、より具体的には、反射板４の縁部近傍にＬＥＤ光源５ｂと並んで位置している。ＬＥＤ光源５ｃから出射された光は、右後方の反射面４ｃの曲面形状に応じて反射する。この反射光は、拡散板などを経て照射面上に照射され、これによって、ＬＥＤ光源５ｃに由来した照射領域が形成される。

ＬＥＤ光源５ａ〜５ｃの照射領域は、照射面上において互いに重なるように形成される。ただし、これは一例であって、ＬＥＤ光源５ａ〜５ｃの照射領域は、一部が重なるように形成してもよいし、照射面上の異なる位置に個別に形成してもよい。どのような照射領域を形成するかは、照明ヘッド１の使用目的に応じて、反射面４ａ〜４ｃの配置や形状、ＬＥＤ光源５ａ〜５ｃの配置などによって決定される。

図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。反射板４の略中央に配置されたベースフレーム２は、取付部２ｂから反射板４の貫通孔４ｄを貫通して、反射板４の背面に延在している。取付部２ｂの屈曲した部位は、反射面４ａと対向するように反射面４ａ側に若干入り込むように延在しており、その上面には、反射面４ａに臨むようにＬＥＤ光源５ａが取り付けられている。ユーザが照明ヘッド１を下方から覗いた場合、ＬＥＤ光源５ａは取付部２ｂによって覆われた形になるので、ＬＥＤ光源５ａの光がユーザの目に直接入射することはない。

反射板４の縁部よりも内側に位置するＬＥＤ光源５ａが発する熱は、ベースフレーム２の形状に従って反射板４の背面に導かれる。反射板４の背面には、照明ヘッド１における光学系の光路が存在しないので、光路の遮断を招くことなく、ＬＥＤ光源５ａの放熱に必要な表面積を背面側において高い自由度で確保できる。その際、必要ならば、反射板４の背面において、ベースフレーム２に伝達された熱を放熱する放熱フィンなどを設けてもよい。このような構成は、反射板４の手前で放熱が完結する構成と比較して、反射板４の手前に露出する放熱部材（取付部２ｂ）を最小化できるという点において有利である。

図５は、図３のＢ−Ｂ断面図である。反射板４の周囲に配置されたリングフレーム３において、取付部３ａは、反射面４ｂと対向するように反射面４ｂ側に若干入り込むように延在しており、その上面には、反射板４ｂに臨むようにＬＥＤ光源５ｂが取り付けられている。ユーザが照明ヘッド１を下方から覗いた場合、ＬＥＤ光源５ｂは取付部３ａによって覆われた形になるので、ＬＥＤ光源５ｂの光がユーザの目に直接入射することはない。

反射板４の縁部近傍に位置するＬＥＤ光源５ｂが発する熱は、反射板４の周囲に配置されたリングフレーム３を主体に放熱される。反射板４の周囲には、照明ヘッド１における光学系の光路が存在しないので、光路の遮断を招くことなく、ＬＥＤ光源５ｂの放熱に必要な表面積を反射板４の外周側において高い自由度で確保できる。その際、必要ならば、反射板４の周囲において、リングフレーム３に伝達された熱を放熱する放熱フィンなどを設けてもよい。

また、取付部３ａにＬＥＤ光源５ｂと並んで配置されたＬＥＤ光源５ｃについても、ＬＥＤ光源５ｂと同様の機序で放熱される。

このように、本実施形態によれば、反射板４の縁部よりも内側に配置されたＬＥＤ光源５ａは、反射板４の表裏を貫通するベースフレーム２に取り付けられている。ＬＥＤ光源５ａが発する熱は、ベースフレーム２を主体に放熱される。ベースフレーム２は、反射板４を貫通して背面側に至っているので、照明ヘッド１が備える光学系の光路を遮ることなく、反射板４の背面において、放熱に必要な表面積を確保できる。また、ＬＥＤ光源５ａとは異なる位置に配置されたＬＥＤ光源５ｂ，５ｃは、ベースフレーム２とは分離されたリングフレーム３に取り付けられている。ＬＥＤ光源５ｂ，５ｃが発する熱は、リングフレーム３を主体に放熱される。リングフレーム３は、反射板４の周囲を囲むように設けられているため、反射板４の周囲において、放熱に必要な表面積を確保できる。その結果、ＬＥＤ光源５ａ〜５ｃを離して配置しても、反射板４の手前におけるフレーム２，３の露出を最小化でき、十分な放熱性を確保できると共に、ＬＥＤ光源５ａ〜５ｃを高い自由度で配置することが可能になる。

また、本実施形態によれば、ベースフレーム２およびリングフレーム３を放熱部材として兼用し、反射板４の背面において、両者を連結して一体化することで、照明ヘッド１としての強度の向上を図ることができる。特に、これらのフレーム２，３の枠内に反射板４を保持すれば、落下等に伴う反射板４の破損を有効に防止できる。

なお、上述した実施形態では、反射板４の表裏を貫通するＬＥＤ光源５ａ用の放熱部材（ベースフレーム２）とは別の放熱部材として、リングフレーム３を用いる例について説明した。ＬＥＤ光源５ｂ，５ｃの配置場所が反射板４の縁部近傍である場合、反射板４の周囲に配置されたリングフレーム３は、ＬＥＤ光源５ｂ，５ｃの放熱部材として好ましい一例ではあるものの、本発明はこれに限定されるものではなく、照明ヘッド１の設計に応じて、任意の放熱部材（必ずしもフレームとは限らない。）を用いることができる。例えば、ＬＥＤ光源５ｂ，５ｃの配置場所が反射板４の縁部よりも内側である場合、リングフレーム３による放熱では光源系の光が遮られることが懸念されるならば、反射板４の表裏を貫通する放熱部材をＬＥＤ光源５ａ用の放熱部材（ベースフレーム２）とは別に設け、その先端にＬＥＤ光源５ｂ，５ｃを取り付けてもよい。その際、ＬＥＤ光源５ｂ，５ｃが離れているのであれば、ＬＥＤ光源５ｂ，５ｃ毎に放熱部材を別けてもよい。

さらに、上述した実施形態では、照明ヘッド１として、３つのＬＥＤ光源５ａ〜５ｃを用いる例について説明したが、本発明は、少なくとも、反射板４の縁部よりも内側に配置されたＬＥＤ光源５ａ、および、これとは異なる位置に配置されたＬＥＤ光源（例えば５ｂ）の２つを有していれば足りる。したがって、３つめのＬＥＤ光源（例えば５ｃ）は必須ではなく、あるいは、ＬＥＤ光源５ａ〜５ｃの他にＬＥＤ光源を更に追加してもよい。

１ 照明ヘッド
２ ベースフレーム
２ａ 基部
２ｂ 取付部
２ｃ アーム部
３ リングフレーム
３ａ 取付部
４ 反射板
４ａ〜４ｃ 反射面
４ｄ 貫通孔
４ｅ，４ｆ 境界部位
５ａ〜５ｃ ＬＥＤ光源

Claims (8)

1. 複数のＬＥＤ光源を用いたＬＥＤ照明ヘッドにおいて、
   反射板と、
   前記反射板の縁部よりも内側に配置された第１のＬＥＤ光源と、
   前記第１のＬＥＤ光源とは異なる位置に配置された第２のＬＥＤ光源と、
   前記反射板に設けられ、前記第１のＬＥＤ光源から出射された光を反射する第１の反射面と、
   前記反射板に設けられ、前記第２のＬＥＤ光源から出射された光を反射する第２の反射面と、
   前記第１のＬＥＤ光源が取り付けられる取付部を有し、前記取付部から前記反射板を貫通して前記反射板の背面に至る第１の放熱部材と、
   前記第１の放熱部材とは別に設けられ、前記第２のＬＥＤ光源が取り付けられる第２の放熱部材と
   を有することを特徴とするＬＥＤ照明ヘッド。
2. 前記第２のＬＥＤ光源は、前記反射板の縁部近傍に配置されており、
   前記第２の放熱部材は、前記反射板の周囲を囲むように配置されていることを特徴とする請求項１に記載されたＬＥＤ照明ヘッド。
3. 前記第２の放熱部材に取り付けられた第３のＬＥＤ光源と、
   前記反射板に設けられ、前記第３のＬＥＤ光源から出射された光を反射する第３の反射面と
   をさらに有することを特徴とする請求項２に記載されたＬＥＤ照明ヘッド。
4. 前記第３のＬＥＤ光源は、前記第２のＬＥＤ光源と並んで配置されていることを特徴とする請求項３に記載されたＬＥＤ照明ヘッド。
5. 前記第１の放熱部材は、前記反射板の表裏を貫通して直線状に延在する部位に対して屈曲しており、当該屈曲した部位上に前記第１のＬＥＤ光源が取り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載されたＬＥＤ照明ヘッド。
6. 前記反射板は、前記反射面毎に分割された複数の部材を組み合わせるによって構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載されたＬＥＤ照明ヘッド。
7. 前記第２の放熱部材は、前記反射板の背面において、前記第１の放熱部材に連結され、前記ＬＥＤ照明ヘッドのフレームとして一体化されていることを特徴とする請求項１または２に記載されたＬＥＤ照明ヘッド。
8. 前記反射板は、前記フレームの枠内に保持されていることを特徴とする請求項７に記載されたＬＥＤ照明ヘッド。
   
   

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