JP6934482B2 - 照明器具及びヒートシンク - Google Patents

Description

本発明は、放熱部を有する照明器具及びヒートシンクに関する。

特許文献１に、アルミ薄板を折り曲げて、丸穴を有する固定部（底板部）と、底板部の両端からそれぞれ起立するフィン（冷却リブ）とから成る断面コの字型形状の冷却フィンであって、その丸穴に、被取付部であるフレームに形成された凸状ボスが嵌め込まれてかしめられて密着することにより、冷却フィンとフレームとが一体構造をなす技術が開示されている。

特開平８−１１１４８０号公報

上述の冷却フィンでは、固定部と被取付部とが密着することで、被取付部と固定部との伝熱量を増大させているものの、被取付部に伝えられた熱がフィン２枚のそれぞれに同じ固定部を介して伝わるため、熱のフィンへの伝達が十分でない場合がありうる。

そこで、本発明は、係る問題に鑑みてなされたものであり、被取付部に伝えられた熱を従来よりも効率良くフィンに伝達することができる照明器具及びヒートシンクを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明に係る照明器具は、放熱フィンを備える照明器具であって、前記放熱フィンは、１枚の板金を折り曲げて形成した２枚のフィン部と２個の固定部とを有し、前記２個の固定部が、それぞれ被取付部に固定される。

上述の構成により、本発明に係る照明器具は、被取付部に伝えられた熱を従来よりも効率良くフィン部に伝達することができ、放熱性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る照明器具の外観を表す下方斜視図 図１の照明器具が備えるヒートシンクについて説明するための平面図 図２のヒートシンクが備える放熱フィンを形成する元となる１枚の板材について説明するための図 （ａ）放熱フィンの平面図、（ｂ）同正面図、（ｃ）同側面図 放熱フィンとベース部とのかしめによる固定について説明するための模式図 図２のＡ−Ａ線における本発明の実施形態に係る照明器具の断面図 （ａ）第２の実施形態に係る照明器具が備えるヒートシンクについて説明するための平面図、（ｂ）図７（ａ）における２つの放熱フィンの拡大図 （ａ）図７（ｂ）の１つの放熱フィンの正面図、（ｂ）同側面図 本発明の一変形例に係るベース部を省略し器具本体に放熱フィンを固定した照明器具を表す図 （ａ）本発明の一変形例に係る放熱フィンの平面図、（ｂ）同正面図 本発明の一変形例に係る照明器具の平面図

＜１．第１の実施形態＞
以下、本発明の一実施形態に係る照明器具１について図面を参照しながら説明する。

照明器具１は、図１に示すように、器具本体１１にヒートシンク１３が取り付けられて成り、光源が発する光を開口部１５から照射する、いわゆるダウンライトである。光源には、一例として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が用いられている。ヒートシンク１３は、ベース部１３１の表面にフィン部を形成したもので、図６に示すように、ベース部１３１の裏面には、プリント基板１１３上に複数のＬＥＤ１１１を搭載したＬＥＤ基板１１５、及び、複数のレンズ１１７を備え各ＬＥＤ１１１の発光面側に各レンズ１１７が位置するレンズモジュール１１９が固定され、ＬＥＤ１１１が発する熱が伝達されると、その熱は周囲の大気中に放散される。

ヒートシンク１３は、一例として、図２及び図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、２枚のフィン部（１３３ａ、１３３ｂ）と２個の固定部（１３５ａ、１３５ｂ）とを有する放熱フィン１３２が、複数（一例として１４個）、ベース部１３１上に円環状に並べられ、固定されて成る。

＜ベース部１３１＞
ベース部１３１は、被取付部の一例であり、アルミニウム、アルミニウム合金、銅などの熱伝導率の高い金属により構成される。ベース部１３１は、一例として、平板状の部材であり、表面に放熱フィン１３２が固定される。ベース部１３１は、裏面からプレス加工されることにより、表面に凸状のボス１３９が複数形成されている（図５参照）。ボス１３９は、放熱フィン１３２の固定部１３５ａ、１３５ｂを固定するために用いられる。ここで、ボス１３９は、ベース部１３１の表面において放熱フィン１３２が放射状に並ぶ位置に、円環状に配されている。なお、ベース部１３１と放熱フィン１３２との固定は、かしめ加工に限るものではなく、固定がされれば足り、例えば、接着、融着などによっても構わない。

＜放熱フィン１３２＞
放熱フィン１３２は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅などの熱伝導率の高い材料により構成される。放熱フィン１３２は、１枚の薄い板金を切断及び穴あけ加工することで形成された１枚の板材ＭＢを、折り曲げ加工するという簡易な作業によって形成することができる。また、押出法又はダイキャスト法の場合に必要な特別な加工設備は不要となり、所要設備費の低減が可能となる。

板材ＭＢは、一例として図３に示すように、破線で模式的に表した中央部ＣＬにて連続するフィン部１３３ａ及びフィン部１３３ｂ、フィン部１３３ａの下端の一部である折り曲げ部ＦＰ１にてフィン部１３３ａに連続する台形状の固定部１３５ａ、フィン部１３３ｂの下端の一部である折り曲げ部ＦＰ２にてフィン部１３３ｂに連続する台形状の固定部１３５ｂを含み、フィン部１３３ａとフィン部１３３ｂの境目である中央部ＣＬの下端部分に切り欠きＮＰが設けられている。切り欠きＮＰは、フィン部１３３ａとフィン部１３３ｂの境目の下端部分に設けることとしたが、これに限らず、例えば、境目の中央部分に設けてもよいし、上端部分に設けてもよい。また、切り欠きの大きさは、一例として、中央部ＣＬの１／４程度としているが、これに限らず、例えば、１／３、１／２、２／３であってもよいし、中央部ＣＬの大部分を占めてもよい。また、切り欠きの個数は、２個以上であってもよい。

板材ＭＢは、折り曲げ部ＦＰ１において、フィン部１３３ａと固定部１３５ａとが一例として直角を成すよう谷折りされ（図３における紙面手前に向けて折られ）、折り曲げ部ＦＰ２において、フィン部１３３ｂと固定部１３５ｂとが一例として直角を成すよう山折りされ（図３における紙面奥に向けて折られ）、中央部ＣＬを中心に曲げられる。このように簡易な手順によって、一例として図４（ａ）〜図４（ｃ）に示す、固定部１３５ａに対しフィン部１３３ａが垂直に立設し、固定部１３５ｂに対しフィン部１３３ｂが垂直に立設し、フィン部１３３ａとフィン部１３３ｂとが、それぞれの立設方向の一方の辺に相当する中央部ＣＬにて連続し、中央部ＣＬから離れてそれぞれの他方の辺に向かうにつれてフィン部１３３ａとフィン部１３３ｂとの間隔が離れるよう対向し、中央部ＣＬ下端部分に切り欠きＮＰが設けられた放熱フィン１３２が形成される。図２に示すように、ベース部１３１に放熱フィン１３２を円環状に並べることにより、放熱フィン１３２が放射状となり、ヒートシンク１３の外周、放熱フィン１３２の外周側から中心方向に向けて流入する空気によって、ヒートシンク１３の中央部分、ひいてはヒートシンク１３全体を冷却でき、冷却効果が高まる。なお、フィン部１３３ａ及びフィン部１３３ｂは、固定部１３５ａ及び固定部１３５ｂに対して必ずしも垂直に立設する必要はなく、固定部１３５ａ及び固定部１３５ｂに対して鋭角又は鈍角を成す態様で立設していてもよい。また、フィン部１３３ａとフィン部１３３ｂとは、平面視にて中央部ＣＬ近傍で曲線的につながっているが、これに限らず、鋭角、鈍角を成してつながってもよい。

ここで、固定部１３５ａには、図３及び図４（ａ）に示すように、孔部１３６ａ及び孔部１３７ａが設けられており、固定部１３５ｂには、孔部１３６ｂ及び孔部１３７ｂが設けられている。そして、図５に示すように、孔部１３７ａにはボス１３９が貫通されて、ボス１３９の先端がかしめられる。孔部１３６ａ、１３６ｂ及び１３７ｂについても、孔部１３７ａの場合と同様に、ベース部１３１におけるボス１３９が貫通されて、ボス１３９の先端がかしめられる。これにより、ベース部１３１と放熱フィン１３２とが密着し固定されて、ＬＥＤ１１１からベース部１３１に伝わる熱が、放熱フィン１３２へと伝わりやすくなる。

放熱フィン１３２では、２枚のフィン部の一方であるフィン部１３３ａが、２個の固定部の一方である固定部１３５ａに連続し、２個の固定部の他方である固定部１３５ｂとは連続しない。また、２枚のフィン部の他方であるフィン部１３３ｂが、２個の固定部の一方である固定部１３５ａとは連続せず、２個の固定部の他方である固定部１３５ｂに連続する。このように、１つのフィン部に１つの固定部が連続しているため、ベース部１３１からフィン部に対して従来よりも熱が伝わりやすくなる。すなわち、１つの固定部の両端それぞれからフィンがそれぞれ立設するような従来の構成に比べ、ＬＥＤ１１１からベース部１３１に伝わった熱が、フィン部（１３３ａ、１３３ｂ）に伝わりやすく放熱性能に優れる。

また、図４（ａ）に示すように、固定部１３５ａにおける孔部１３６ａの位置は、固定部１３５ｂにおける孔部１３６ｂの位置と比べ、中央部ＣＬから離れた位置に配されている。孔部１３６ａは、孔部１３６ｂとは異なりフィン部１３３ａ及びフィン部１３３ｂに挟まれており、フィン部１３３ａ及びフィン部１３３ｂが孔部１３６ａに近接するほど、孔部１３６ａに貫通させたボス１３９をかしめるために冶具を差し込むなどの作業スペースが狭くなり、作業性が低下してしまう。このため、孔部１３６ａは、作業スペースが確保できる程度にフィン部１３３ａ及びフィン部１３３ｂの間隔が広くなる位置に設けている。

また、切り欠きＮＰは、図４（ａ）に模式的に示すように、ヒートシンク１３の外周からヒートシンク１３の中心に向けて流入する空気（一例として図４（ａ）中にＷＤとして表記）を全てせき止めてしまわずに、空気の一部をヒートシンク１３の中央へ通す通気口としての機能を有する。これにより、切り欠きＮＰを有さない場合に比べて、空気の流れが滞るのを防ぎ、冷却効果を高めることができる。

＜２．第２の実施形態＞
第１の実施形態では、放熱フィン１３２に関し、フィン部１３３ａ及びフィン部１３３ｂが中央部ＣＬにて連続していたが、第２の実施形態では、フィン部１３３ａ及びフィン部１３３ｂが連続せずに分離する構成としている。

放熱フィン１３２を中央部ＣＬにて分離する構成の場合、固定部（１３５ａ、１３５ｂ）とボス１３９とをかしめるまではフィン部（１３３ａ、１３３ｂ）が倒れやすくなるため、固定部とボスをかしめる際の作業性が低下する。本実施形態に係る照明器具では、１枚のフィン部と１個の固定部とで構成される放熱フィンを、隣に配される放熱フィンに連結して倒れにくくすることで、放熱フィンの固定部とベース部とを固定する際の作業性を向上させている。

本実施形態に係る照明装置におけるヒートシンクは、図７（ａ）に示すように、ベース部３３１上に、放熱フィン（３３２ａ、３３２ｂ、・・・）が複数（一例として２８個）円環状に並べられて成る。複数の放熱フィン３３２ａ、３３２ｂ、・・・は、材料、形状、機能などが同じなので、以下では、特に必要な場合を除き放熱フィン３３２ａについて説明する。

ベース部３３１は、ベース部１３１と同様の部材であり、ベース部１３１とは設けられたボスの位置が異なる。

放熱フィン３３２ａは、図７（ａ）、図７（ｂ）、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、平板状の固定部３３５ａに対し、フィン部３３３ａが垂直に立設し、フィン部３３３ａの上端中央から固定部３３５ａと対向し平行になるよう突設する連結部３３７ａを備えて成る。

固定部３３５ａは、台形状の薄板部材であり、孔部３４３ａ及び孔部３４５ａが設けられている。孔部３４３ａ及び孔部３４５ａのそれぞれに、ベース部３３１に設けられているボスが貫通され、ボスの先端がかしめられることにより、固定部３３５ａとベース部３３１とが固定される。これにより、ベース部３３１と放熱フィン３３２ａとが密着して、ＬＥＤ１１１からベース部３３１に伝わる熱が放熱フィン３３２ａへと伝わりやすくなる。

フィン部３３３ａは、薄板状の放熱板である。

連結部３３７ａは、フィン部３３３ａ側である基端部に孔部３４１ａを備え、先端部に引っ掛け部３３９ａを備える。

孔部３４１ａは、他の放熱フィンの引っ掛け部（３３９ｂなど）が引っ掛かるように形成された孔である。

引っ掛け部３３９ａは、鉤状の部分であり、他の放熱フィンの孔部（３４１ｂなど）に引っ掛け可能となっている。

放熱フィン３３２ｂは、図７（ａ）、図７（ｂ）、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、平板状の固定部３３５ｂに対し、フィン部３３３ｂが垂直に立設し、フィン部３３３ｂの上端中央から固定部３３５ｂと対向し平行になるよう突設する連結部３３７ｂを備えて成る。放熱フィン３３２ｂは、放熱フィン３３２ａと同様の構成を有する。

放熱フィン（３３２ａ、３３２ｂ、・・・）を、ベース部３３１に固定する場合、まず、放熱フィンが円環状に並ぶよう連結させながらベース部３３１上に配置する。具体的には、ベース部３３１に設けられたボスに、放熱フィン３３２ａの固定部３３５ａに設けられた孔部３４３ａ及び孔部３４５ａを貫通させる。そして、図７（ｂ）に示すように、孔部３４３ａ及び孔部３４５ａを貫通させたボスの隣のボスに、放熱フィン３３２ｂの固定部３３５ｂに設けられた孔部３４３ｂ及び孔部３４５ｂを貫通させる。固定部（３３５ａ、３３５ｂ・・・）は、台形状を有しており、このため密接させて円環状に配列可能である。このとき、放熱フィン３３２ａが備える連結部３３７ａの引っ掛け部３３９ａを、放熱フィン３３２ｂが備える連結部３３７ｂの孔部３４１ｂに引っ掛けて連結部３３７ａ及び連結部３３７ｂを係合する。これにより、放熱フィン３３２ａ及び放熱フィン３３２ｂは、係合し、ベース部３３１上において、ボスがかしめ加工される前であっても、相互に支えあう状態となり倒れにくくなる。

他の放熱フィンについても同様に、固定部に設けられた孔部にボスを貫通させるとともに、引っかけ部を隣の放熱フィンが備える孔部には引掛けていく。これにより、放熱フィン（３３２ａ、３３２ｂ、・・・）は、連結された状態で相互に支えつつベース部３３１上に円環状に並び、倒れにくい状態になる。

この状態であれば、作業者は、放熱フィンを手で抑え続けることなく、ボスを順にかしめていくことができるので、ベース部３３１に放熱フィン（３３２ａ、３３２ｂ、・・・）を固定する際の作業性は向上する。また、ベース部３３１に放熱フィン（３３２ａ、３３２ｂ、・・・）が固定された後も、放熱フィンが相互に支えあい倒れにくくなっているので、ヒートシンク全体として外力等に対する強度は強くなる。
＜３．変形例＞
以上、本発明に係る照明器具の実施形態を説明したが、例示した照明器具を以下のように変形することも可能であり、本発明が上述の実施形態で示した通りの照明器具に限られないことは勿論である。

（１）上述の実施形態では、照明器具１がダウンライトである例について説明したが、これに限らず、放熱フィンを備える照明器具であれば足りる。例えば、照明器具が、スポットライト、施設照明など形状の全く異なる器具である場合にも本発明は適用可能である。

（２）上述の実施形態では、ベース部１３１は、板状部材であるとしたが、ベース部１３１を必ずしも備える必要はなく、図９に示すように、器具本体１１の上面に放熱フィン１３２を固定することとしてもよい。

（３）第２の実施形態において、フィン部１３３ａ及びフィン部１３３ｂが分離する構成とし、連結部（３３７ａなど）を用いて放熱フィンを倒れにくくしたが、連結部を用いない構成により倒れにくくしてもよい。

例えば、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すフィン部１３３ａａ及びフィン部１３３ｂａのように、各フィン部の近接する側（中央部ＣＬａ側、円環状に並べられる場合の円環中心側）を曲げて曲部１４１及び１４２を設け、フィン部１３３ａａ及びフィン部１３３ｂａが相互に支えあうように構成してもよい。

この場合に、曲部１４１及び１４２の双方に切り欠きＮＰａを設け、両切り欠きＮＰａが重なり合うように配置してもよい。これにより、切り欠きＮＰと同様、切り欠きＮＰａが通気口となり、空気の流れが滞るのを防ぎ、冷却効果を高めることができる。

（４）放熱フィンについては、以下のような構成により倒れにくくすることも可能である。

例えば、図１１に示す照明器具では、ヒートシンク１３において、複数の放熱フィン１７１が円環状に並べられ、各放熱フィン１７１はフィン部１７３及び固定部１７５を備えており、各フィン部１７３は隣接するフィン部１７３とは連結していない。

しかしながら、本変形例に係る照明器具では、円環状に並べられた複数の放熱フィン１７１の円中心に支持部材１５１が配されている。支持部材１５１は、中空又は中実の略円筒状の部材であり、円筒側面部分に溝部が設けられている。これら溝部のそれぞれに、フィン部１７３の一短辺が入り込むように各放熱フィン１７１が配されている。よって、溝部の内面にフィン部１７３が支持されるので、各フィン部１７３が倒れにくくなっている。

なお、支持部材１５１の高さは、各フィン部１７３を支持できれば足りる。

また、支持部材１５１は、ベース部１３１と一体的に形成することとしてもよい。一体的に形成することで、ベース部１３１と支持部材１５１の熱伝導が良好になるので、ヒートシンク１３における放熱効率がさらに高まり得る。

（５）上述の実施形態及び各変形例を、部分的に組み合せてもよい。
＜４．補足＞
以下、更に本発明の一実施形態としての照明器具の構成及びその変形例と効果について説明する。

（１）本発明の一実施形態に係る照明器具は、放熱フィンを備える照明器具であって、前記放熱フィンは、１枚の板金を折り曲げて形成した２枚のフィン部と２個の固定部とを有し、前記２個の固定部が、それぞれ被取付部に固定される。

この構成により、被取付部に伝えられた熱を従来よりも効率良くフィン部に伝達することができ、放熱性を向上した照明器具を提供することができる。

（２）また、前記２枚のフィン部の一方が前記２個の固定部の一方から立設し、前記２枚のフィン部の他方が前記２個の固定部の他方から立設することとしてもよい。

この構成により、被取付部より固定部に伝わった熱が、固定部に一対一に対応するフィン部により放熱されるので、従来よりも放熱性を向上させることができる。

（３）また、前記２枚のフィン部の一方は、前記２個の固定部の他方とは連続せず、前記２個の固定部の一方と連続し、前記２枚のフィン部の他方は、前記２個の固定部の一方とは連続せず、前記２個の固定部の他方と連続することとしてもよい。

この構成により、１個の固定部にはフィンが１枚のみ連続するので、被取付部より固定部に伝わった熱が、固定部に連続するフィン部により放熱されるので、従来よりも放熱性を向上させることができる。

（４）また、前記２枚のフィン部は、各フィン部の立設方向の一方の辺にて連続し、他方の辺に向かうにつれて離れるよう対向することとしてもよい。

この構成により、被取付部に放熱フィンを円環状に並べることにより、放熱フィンが放射状となり、フィンの外周から中心方向に向けて流入する空気により冷却効果を高めることができる。

（５）また、前記２枚のフィン部の境目に、切り欠きが設けられることとしてもよい。

この構成により、空気の流れが滞るのを防ぎ、冷却効果を高めることができる。

（６）本発明の一実施形態に係る照明器具は、放熱フィンを備える照明器具であって、前記放熱フィンは、１枚の板金を折り曲げて形成した、フィン部と、固定部と、連結部とを有し、前記固定部は、密接させて円環状に配列可能であり、前記連結部が、隣接する放熱フィンが備える連結部と係合する。

この構成により、フィン部の倒れにくい放熱フィンを備えた照明器具を実現できる。

（７）また、前記連結部は、孔部と、隣接する放熱フィンが備える孔部に係合する引っ掛け部とを備えることとしてもよい。

この構成により、フィン部の倒れにくい放熱フィンを備えた照明器具を実現できる。

（８）また、前記フィン部は、円環中心側が曲げられており、隣接するフィン部を支えることとしてもよい。

この構成により、フィン部の倒れにくい放熱フィンを備えた照明器具を実現できる。

（９）本発明の一実施形態に係る照明器具は、１枚の板金を折り曲げて形成した、フィン部と、固定部とを有する放熱フィンを備え、前記固定部は、密接させて円環状に配列可能であり、円筒状を有し、円筒側面部分に、前記フィン部の円環中心側を支持する支持部材を備えることとしてもよい。

この構成により、フィン部の倒れにくい放熱フィンを備えた照明器具を実現できる。

（１０）本発明の一実施形態に係るヒートシンクは、放熱フィンを備えるヒートシンクであって、前記放熱フィンは、１枚の板金を折り曲げて形成した２枚のフィン部と２個の固定部とを有し、前記２個の固定部が、それぞれ被取付部に固定される。

この構成により、被取付部に伝えられた熱を従来よりも効率良くフィン部に伝達することができ、放熱性を向上したヒートシンクを提供することができる。

（１１）また、前記被取付部を備えることとしてもよい。

この構成により、放熱フィンと被取付部とを一体構成とすることができる。

１ 照明器具
２ フィン
１１ 器具本体
１３ ヒートシンク
１５ 開口部
１３１、３３１ ベース部
１３２、３３２ａ、３３２ｂ 放熱フィン
１３３ａ、１３３ｂ、３３３ａ、３３３ｂ フィン部
１３５ａ、１３５ｂ、３３５ａ、３３５ｂ 固定部
１３６ａ、１３６ｂ、１３７ａ、１３７ｂ、３４１ａ、３４１ｂ、３４３ａ、３４３ｂ、３４５ａ、３４５ｂ 孔部
１３９ ボス
３３７ａ、３３７ｂ 連結部
３３９ａ、３３９ｂ 引っ掛け部
ＣＬ 中央部
ＦＰ１、ＦＰ２ 折り曲げ部
ＭＢ 板材
ＮＰ 切り欠き

Claims (7)

1. 放熱フィンを備える照明器具であって、
   裏面に光源部が配される被取付部を備え、
   前記放熱フィンは、１枚の板金を折り曲げて形成した２枚のフィン部と２個の固定部とを有し、
   前記２個の固定部のうちの１個は、前記２枚のフィン部の間に位置するよう折り曲げられ、
   前記２個の固定部が、それぞれ前記被取付部の平板状の表面に密着固定される
   ことを特徴とする照明器具。
2. 前記２枚のフィン部の一方が前記２個の固定部の一方から立設し、
   前記２枚のフィン部の他方が前記２個の固定部の他方から立設する
   請求項１記載の照明器具。
3. 前記２枚のフィン部の一方は、前記２個の固定部の他方とは連続せず、前記２個の固定部の一方と連続し、
   前記２枚のフィン部の他方は、前記２個の固定部の一方とは連続せず、前記２個の固定部の他方と連続する
   請求項１又は２記載の照明装置。
4. 前記２枚のフィン部は、各フィン部の立設方向の一方の辺にて連続し、他方の辺に向かうにつれて離れるよう対向し、
   前記一方の辺は、前記被取付部とは離れている
   請求項１から３のいずれか１項記載の照明器具。
5. 前記２枚のフィン部の境目に、切り欠きが設けられる
   請求項１から４のいずれか１項記載の照明器具。
6. 放熱フィンを備えるヒートシンクであって、
   裏面に光源部が配される被取付部を備え、
   前記放熱フィンは、１枚の板金を折り曲げて形成した２枚のフィン部と２個の固定部とを有し、
   前記２個の固定部のうちの１個は、前記２枚のフィン部の間に位置するよう折り曲げられ、
   前記２個の固定部が、それぞれ前記被取付部の平板状の表面に密着固定される
   ヒートシンク。
7. 前記被取付部を備える
   請求項６記載のヒートシンク。
   

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