JP6965612B2 - 光源ユニットおよび照明器具 - Google Patents

Description

この発明は、光源ユニットおよび照明器具に関するものである。

従来、天井に取り付けられて屋内を照明する照明器具が知られている。特許文献１には、カバーに備えられた基板固定部と発光モジュールの発光素子が配置された面とが接するようにカバーに発光モジュールが置かれ、カバーに備えられた爪部と発光モジュールが置かれたフレームとを嵌合させる照明器具が記載されている。この照明器具は、カバーの基板固定部をカバーに嵌合させたフレームに押し付けることにより発光モジュールを保持する。

特開２０１５−１５９０６２号公報

特許文献１に記載された照明器具では、発光モジュールが金属製のフレームに固定されるため、金属製のフレームから伝搬するノイズに対する発光モジュールの充電部の耐性を考慮する必要がある。特に点灯しない故障に直ちにつながるおそれのある雷サージに対する発光モジュール上の発光素子のノイズ耐性を確保するために、商用電源からのノイズが伝達されやすいフレームから発光モジュール上の発光素子までのノイズ伝達経路に雷サージ対策を行う。そのため、絶縁体である基板上の沿面距離を長く確保するべく、発光モジュールに発光素子を配置しない領域を大きく設ける必要が生じる。

本発明は、雷サージ耐性を容易に確保することができる光源ユニットおよび照明器具を提供することを目的とする。

この発明に係る光源ユニットは、金属製のフレームと、発光素子が配置された発光モジュールと、フレームと発光モジュールの発光素子が配置された面の裏面とに挟まれた状態で前記フレームに接触する底面部を有するとともに、底面部を貫通するスリットが形成された筒状のカバーと、を備えたものである。

この発明に係る照明器具は、光源ユニットと、該光源ユニットに電力を供給する電源と、光源ユニットが取り付けられる器具本体と、を備えたものである。

本発明では、発光モジュールの発光素子が配置された面の裏面が電気絶縁性を有するカバーの底面部に当接しているため、ノイズが印加されるフレームから発光素子までの沿面距離を長く設けることが容易となり、光源ユニットの雷サージ耐性を容易に確保することができる。

実施の形態１における照明器具を示す斜視図である。 実施の形態１における器具本体を示す斜視図である。 実施の形態１における光源ユニットを示す斜視図である。 実施の形態１における光源ユニットを示す平面図である。 実施の形態１における光源ユニットを示すＡ−Ａ’断面図である。 実施の形態１におけるカバーを示す斜視図である。 実施の形態１における光源ユニットを示す断面図である。 実施の形態１における光源ユニットの別構成のカバーを示す断面図である。 実施の形態１における端部カバーを示す斜視図である。 実施の形態１における発光モジュールへの配線例を示す光源ユニットの拡大平面図である。 実施の形態１における発光モジュールへの配線例を示す光源ユニットのＢ−Ｂ’断面図である。 実施の形態１の光源ユニットにおけるノイズ伝達経路を示す断面図である。 比較例の光源ユニットにおけるノイズ伝達経路を示す断面図である。

実施の形態１．
本実施の形態では、本発明に係る照明器具の一例として、天井等の被取付面に取り付けられる逆富士形の照明器具について説明する。以下の説明において、便宜上、天井面側（被取付面側）を上面側とし、床面側（被取付面と反対側）を下面側として説明を行う。

・照明器具
まず、図１を用いて、本実施の形態の照明器具１００の全体構成を説明する。図１に示すように、照明器具１００は、長尺に形成されるとともに天井に固定された器具本体１０と、器具本体１０に着脱可能に取付けられる光源ユニット２０とを備える。

・器具本体
次に、図２を用いて器具本体１０の構成について説明する。器具本体１０は、複数の折り曲げ断面を有するシャーシ１１と、このシャーシ１１に取り付けられ、光源ユニット２０を固定するための被取付部である取付バネ１２と、電源端子台１３と、端子台コネクタ１３−１と、を備える。
シャーシ１１は、光源ユニット２０が取り付けられる中央部にＵの字状に形成された収納凹部１１−１と、収納凹部１１−１の両側から短手方向端部に向かって傾斜する面で光源ユニット２０が発する光を反射する傾斜部１１−２と、収納凹部１１−１の長手方向両端に設けられたシャーシ端部１１−３を備える。
取付バネ１２と電源端子台１３は、収納凹部１１−１内に取り付けられる。電源端子台１３には、照明器具１００の外部からシャーシ１１に引き込まれた電源線を接続する。

・光源ユニット
続いて、図３〜８を用いて光源ユニット２０の構成について説明する。光源ユニット２０は、後で詳細に説明するように、カバー２２の筒部２２−１の底面部２２−１ａを貫通してスリット２２−５が形成されているため、発光素子であるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）２１−１までのノイズ伝達経路が生じる。
本実施の形態では、底面部２２−１ａが電気絶縁性を有する材質とし、且つ底面部２２−１ａがフレーム２３と発光モジュール２１のＬＥＤ２１−１が配置された面の裏面とに挟まれることにより、ノイズ伝達経路である沿面距離を長く確保するように構成されている。
光源ユニット２０は、発光素子である複数のＬＥＤ２１−１が基板２１−２に実装された発光モジュール２１と、透光性を有しこの発光モジュール２１を内部に保持する筒状のカバー２２と、カバー２２に取り付けられたフレーム２３と、フレーム２３に取り付けられ、発光モジュール２１に電力を供給する電源２４と、取付部材２５と、を備える。電源２４には、後述するように電線２４−１と給電線２４−２が接続されている。取付部材２５は、器具本体１０の取付バネ１２と係合する。

・カバー
図３、５、６を用いてカバー２２の構成について説明する。図５は、図３のＡ−Ａ’で示される切断面を光源ユニット２０の長手方向から見た断面図である。
カバー２２は、筒部２２−１と、保持部２２−２と、固定部２２−３と、端部カバー２２−４とを有する。筒部２２−１は、長手方向の両端が開口し、発光モジュール２１を格納する。保持部２２−２は、筒部２２−１の内側に形成され発光モジュール２１を保持する。固定部２２−３は、筒部２２−１の外側に形成され、フレーム２３の両側部側から把持することによりカバー２２をフレーム２３に固定する。端部カバー２２−４は、筒部２２−１の長手方向両端の開口を塞ぐ。図６では、端部カバー２２−４が省略されている。

次に、図６〜８を用いてカバー２２の筒部２２−１について説明する。
筒部２２−１は、底面部２２−１ａと、側面部２２−１ｂと、透過部２２−１ｃとを有する。カバー２２の少なくとも底面部２２−１ａは、電気絶縁性を有する樹脂で形成されている。側面部２２−１ｂの短手方向の断面は、底面部２２−１ａの短手側両端から立ち上がり、筒部２２−１の内側に向かって窪んだ形状である。透過部２２−１ｃの短手方向の断面は、側面部２２−１ｂからアーチ状に形成されている。
筒部２２−１の内側である底面部２２−１ａの内表面には、発光モジュール２１が後で説明する構成により保持される。また、底面部２２−１ａの短手方向中央には、スリット２２−５が底面部２２−１ａの外表面と内表面を貫通して長手方向に形成されている。スリット２２−５は、底面部２２−１ａ上に形成されていればよく、底面部２２−１ａの短手側中央を避けた箇所に形成されていてもよい。
側面部２２−１ｂは、窪み形状による光源ユニット２０を器具本体１０に着脱する際の摘み部としての機能と、発光モジュール２１が発する光を拡散透過させる機能とを有する。透過部２２−１ｃは、発光モジュール２１が発する光を拡散透過させる機能を有する。

図７に示すように、保持部２２−２は、筒部２２−１の底面部２２−１ａから立ち上がる立上部２２−２ａと、この立上部２２−２ａの先端から短手側の中央に向かって突出する係合部２２−２ｂとを有する。

固定部２２−３は、筒部２２−１の底面部２２−１ａの外表面から垂直に突出する突出部２２−３ａと、この突出部２２−３ａの先端から短手方向の内側に屈曲して形成された引っ掛け部２２−３ｂとを有する。また、固定部２２−３は、引っ掛け部２２−３ｂが短手側方向で対向するように筒部２２−１の外表面に２つ形成されている。

図３、９を用いて端部カバー２２−４について説明する。端部カバー２２−４は、外郭形状が筒部２２−１の開口の形状と同形状をなし、筒部２２−１の内壁に嵌合する嵌合部２２−４ａと、筒部２２−１の開口端に縁で当接することにより筒部２２−１の開口を閉塞する蓋部２２−４ｂとを有する。

次に図７を用いてフレーム２３を説明する。フレーム２３は、対向部２３−１と、固定片２３−２とを有する。対向部２３−１は、本実施の形態では長方形状であり、底面部２２−１ａの外表面に接する。固定片２３−２は、対向部２３−１の短手方向の少なくとも一端から立ち上がって形成され、固定部２２−３を固定する。本実施の形態では図７に示すように、固定片２３−２は対向部２３−１の短手方向の両端から屈曲して立ち上がって形成されている。
固定片２３−２は、対向部２３−１が捩れるのを抑制する補強部としての機能を有する。固定部２２−３が固定片２３−２に固定されることにより、カバー２２がフレーム２３に取り付けられる。これにより、対向部２３−１が補強され、光源ユニット２０全体の剛性を上げることができる。

フレーム２３の対向部２３−１が筒部２２−１の底面部２２−１ａと当接するように、カバー２２は、フレーム２３と嵌合する。カバー２２の底面部２２−１ａは、フレーム２３の対向部２３−１と、発光モジュール２１のＬＥＤ２１−１が配置された面の裏面とに挟まれる。
図７に示すように発光モジュール２１は、ＬＥＤ２１−１が配置された面の裏面がフレーム２３の対向部２３−１と対向するように筒部２２−１の内側に保持される。発光モジュール２１のＬＥＤ２１−１が配置された面は、保持部２２−２の係合部２２−２ｂと接する。これにより、発光モジュール２１は、フレーム２３の対向部２３−１の下面とカバー２２の保持部２２−２とで保持される。
図８に示すように、発光モジュール２１は、底面部２２−１ａに直接、接着材や両面テープ等で固定される構成としてもよい。このような構成とした場合、保持部２２−２が不要となる。

図７、８いずれの構成の場合も、底面部２２−１ａを貫通して形成されたスリット２２−５を介して、フレーム２３の対向部２３−１の下面と発光モジュール２１のＬＥＤ２１−１が配置されていない面とが、介在物なしに対向する。
このように、スリット２２−５を介して、フレーム２３と発光モジュール２１とが対向する構成により、フレーム２３から発光モジュール２１上のＬＥＤ２１−１までノイズ伝達経路が生じる。
本実施の形態では、後で詳細に説明するように、底面部２２−１ａを電気絶縁性を有する材質とし、且つ底面部２２−１ａがフレーム２３と発光モジュール２１のＬＥＤ２１−１が配置された面の裏面とに挟まれることにより、ノイズ伝達経路であるフレーム２３から発光モジュール２１に配置されたＬＥＤ２１−１までの沿面距離を大きく取ることができるようにしている。後述するように、フレーム２３からＬＥＤ２１−１までの沿面距離を大きく取ることにより、耐ノイズ性能が向上する。

底面部２２−１ａは、フレーム２３から発光モジュール２１の表面を通りＬＥＤ２１−１に流れる雷サージの伝達経路である沿面距離を雷サージが発光モジュール２１の裏面を流れるようにすることにより、沿面距離を延長する沿面距離延長手段としての役割を持っている。

図４に示すように、電源２４は光源ユニット２０のフレーム２３の対向部２３−１に取り付けられる。図２に示す電源端子台１３から延伸する端子台コネクタ１３−１と、図４に示す電線２４−１とを接続することにより、電源端子台１３を介して照明器具１００の外部から電源２４に商用電源が供給される。電源２４は、商用電源を直流電力に変換した後、発光モジュール２１に電力を供給し、発光モジュール２１を点灯させる。
なお本実施の形態では、電源２４が光源ユニット２０に取り付けられている場合について説明するが、電源２４は、器具本体１０に取り付けられていてもよい。

次に図４を用いて電源２４から発光モジュール２１に電力を供給する構成について説明する。
筒部２２−１の長手方向の両端を閉塞する端部カバー２２−４のうち、少なくとも一方には、電源２４の給電線２４−２を通すための電源挿通孔が形成されている。この電源挿通孔に通された給電線２４−２は、カバー２２の筒部２２−１の中に保持されている発光モジュール２１に電気的に接続される。
上述の構成により、カバー２２の長手方向の開口を用いて電源２４の給電線２４−２を発光モジュール２１に接続することができる。発光モジュール２１の基板２１−２上の長手方向の端部に接続コネクタを設けることにより、給電線２４−２を容易に接続することができる。

上述の構成に代えて、図１０、１１に示すボードインコネクタを用いた別の構成で電源２４から発光モジュール２１に電力を供給してもよい。本実施の形態のボードインコネクタとは、基板に直接ケーブルを挿すことができるように基板側端子とケーブル挿入口を備えたコネクタをいう。後で説明するように、別構成ではフレーム２３の対向部２３−１上で電源２４の給電線２４−２をボードインコネクタであるコネクタ２８の挿入口２８−１に挿すことにより、発光モジュール２１に電力を供給する。

図１１は、図１０のＢ−Ｂ’で示される切断面を光源ユニット２０の短手方向から見た断面図である。図１１に示すようにフレーム２３と底面部２２−１ａと発光モジュール２１の基板２１−２とを貫通してフレーム開口２３−３、底面部開口２２−６、発光モジュール開口２１−３が形成されている。
押出し成形でカバー２２を成形する場合、底面部開口２２−６はカバー２２の成形時に形成することができない。この場合は、カバー２２を２次加工して底面部開口２２−６を形成する工程が必要となる。底面部開口２２−６を設ける代わりに、スリット２２−５の一部を用いてもよい。底面部開口２２−６として、スリット２２−５の一部を用いることにより、カバー２２を２次加工して底面部開口２２−６を形成する工程を省略できる。
フレーム開口２３−３を覆うように、絶縁性を有する樹脂で形成されたコネクタホルダ２７が取り付けられている。コネクタホルダ２７の底面には、ホルダ孔２７−１が形成されている。コネクタホルダ２７は、コネクタ２８を保持するとともに、フレーム２３とコネクタ２８の充電部である挿入端子２８−２および基板側端子２８−３との間の沿面距離を確保するためのものである。沿面距離とは、一方の導電部と他方の導電部との間に介在する絶縁物の表面に沿った最短距離をいう。

コネクタ２８は、電源２４の給電線２４−２を挿入可能な挿入口２８−１と挿入端子２８−２とを有し、基板（ボード）２１−２に基板側端子２８−３を直接はんだ付けすることにより、給電線２４−２と発光モジュール２１とを電気的に接続するボードインコネクタである。
本構成ではコネクタ２８を用いて発光モジュール２１と電源２４の給電線２４−２を接続することにより、別部品であるコネクタホルダ２７とコネクタ２８とが必要となる一方、給電線２４−２の配線長を端部カバー２２−４の電源挿通孔を通し接続する構成よりも短くすることができる。また、フレーム２３の対向部２３−１上で電源２４の給電線２４−２を発光モジュール２１に接続することができるため、光源ユニット２０の組立て時の作業性が向上する。

以上述べた本実施の形態に示す光源ユニット２０および照明器具１００は、以下のような効果を奏する。
照明器具１００が設置された建物に落雷があり、照明器具１００に雷サージ電圧が印加され、雷サージ電流が流れた場合であっても、照明器具１００には故障し難い性能が要求される。つまり照明器具１００には、商用電源の線間に落雷した場合（ノーマルモード）および商用電源の電線とアース間に落雷した場合（コモンモード）への耐性が要求される。
雷サージ試験は、上述のノーマルモードおよびコモンモードそれぞれの場合の試験機接続にて、雷サージ電圧および雷サージ電流を模擬した波形を印加した後、印加前と印加後の照明器具１００の動作を確認する。

商用電源に重畳して印加される雷サージ電圧および商用電源に重畳して流れる雷サージ電流（以下、「雷サージ」という）は、電源端子台１３を介して図４に示す電線２４−１を通り、電源２４に重畳される。この雷サージの一部は、フレーム２３の対向部２３−１に重畳される。対向部２３−１に重畳された雷サージの一部は、発光モジュール２１に回り込み、ＬＥＤ２１−１を故障させる可能性がある。

図１３は、比較例である特許文献１の光源ユニット２０における雷サージがＬＥＤ２１−１へ回り込む経路を示す側面図である。
上述したように、図１３の比較例においても雷サージの一部は対向部２３−１に印加される。ＬＥＤ２１−１を故障させる雷サージは、対向部２３−１からＬＥＤ２１−１までの最短の沿面距離を通る。比較例の場合、フレーム２３の対向部２３−１が基板２１−２と当接する箇所であるＢから出発し、基板２１−２の短手方向の端部と、基板２１−２のＬＥＤ２１−１が配置された面とを通り、ＬＥＤ２１−１に至る。
図１３に示す比較例の対向部２３−１からＬＥＤ２１−１までの沿面距離Ｌｃは、Ｌ１＋Ｌ２となる。

雷サージへの対策を講じるためには、沿面距離Ｌｃを大きく取る必要がある。Ｌｃを大きくするには、Ｌ１を大きくすればよい。具体的には、基板２１−２の短手方向の端部近傍に、ＬＥＤ２１−１を配置しないように基板２１−２上に部品を配置すればよい。
しかし、上述した比較例の構成の場合、ＬＥＤ２１−１が配置される面積に比べ、大きな面積の基板２１−２が必要となる。

図１２は、本実施の形態における雷サージがＬＥＤ２１−１に回り込む経路を示す側面図である。図１２において、比較例と同様に雷サージの一部は対向部２３−１に印加される。ＬＥＤ２１−１を故障させる雷サージ電圧−電流は、対向部２３−１からＬＥＤ２１−１までの最短の沿面距離を通る。本実施例の場合、フレーム２３の対向部２３−１下面の上の図１２のＡから出発し、スリット２２−５の内部、カバー２２の底面部２２−１ａの下面側、基板２１−２の短手方向の端部および基板２１−２のＬＥＤ２１−１が配置された面を通り、ＬＥＤ２１−１に至る。
図１２に示す本実施の形態の対向部２３−１からＬＥＤ２１−１までの沿面距離Ｌｉは、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４となる。基板２１−２の少なくともＬ３を含む端面とＬ４を含む裏面は、基板２１−２の基材自体が絶縁性を有することにより、電気絶縁性が確保されている。また、本実施の形態では基板２１−２の裏面に配線はない。基板２１−２の裏面に配線を設ける場合は、導電部が露出しないよう、被覆し絶縁性を確保する。

本実施の形態と比較例の発光モジュール２１の大きさが等しい場合、本実施の形態の沿面距離Ｌｉは、比較例の沿面距離Ｌｃに比べ、Ｌ３＋Ｌ４だけ長くなる。したがって、本実施の形態の場合、Ｌ１を大きくすることなく沿面距離Ｌｉを比較例と同等以上の長さ分確保することができるため、雷サージ耐性を持たせることができる。
また、Ｌ１が小さくても雷サージ耐性を確保できるため、比較例よりも基板２１−２上の短手方向の端部に近い箇所にＬＥＤ２１−１を配置することができる。よって、設計上の自由度が増す。

次に、光源ユニット２０の組立て上の効果について説明する。
カバー２２の筒部２２−１、保持部２２−２および固定部２２−３を押出し成形により一体に製造する場合、筒部２２−１に変形が起きやすくなり、成形品の寸法精度を高めるのが難しい。
成形品の寸法が、保持部２２−２の間隔あるいは固定部２２−３の間隔が狭い方向にばらついた場合、筒部２２−１の剛性が高いため保持部２２−２あるいは固定部２２−３が弾性変形しにくくなり、光源ユニット２０を組み立てる際、発光モジュール２１またはフレーム２３が取り付けにくくなる。逆に成形品の寸法が、保持部２２−２あるいは固定部２２−３の間隔が広い方向にばらついた場合、発光モジュール２１またはフレーム２３がカバー２２から外れやすくなる。

カバー２２の底面部２２−１ａを貫通するスリット２２−５を形成することにより、２つの保持部２２−２の間隔あるいは２つの固定部２２−３の間隔が狭く形成された場合であっても、発光モジュール２１やフレーム２３をカバー２２に取り付ける際、透過部２２−１ｃまたは側面部２２−１ｂが弾性変形して保持部２２−２の間隔あるいは固定部２２−３の間隔が広がり、発光モジュール２１、フレーム２３をカバーに取り付け易くなる。

逆に２つの保持部２２−２の間隔あるいは２つの固定部２２−３の間隔が広く形成された場合であっても、発光モジュール２１やフレーム２３をカバー２２に取り付ける際、引っ掛け部２２−３ｂを固定片２３−２に引っ掛けることにより、透過部２２−１ｃ又は側面部２２−１ｂが弾性変形して保持部２２−２の間隔あるいは固定部２２−３の間隔が狭まる。
以上説明したように、カバー２２に寸法のばらつきがあっても、発光モジュール２１やフレーム２３は、カバー２２の保持部２２−２および固定部２２−３の所定の位置に取り付けられ、外れにくくすることができる。したがって、カバー２２の一体成型品の歩留まりが向上する。

次に、筒部２２−１の開口を閉塞する構成による効果について説明する。
本実施の形態では、カバー２２の保持部２２−２に発光モジュール２１を載せ、端部カバー２２−４を取り付けるだけでは、スリット２２−５の開口があるため密閉構造とならない。カバー２２にフレーム２３を取り付けることにより、スリット２２−５は閉塞され密閉構造となる。端部カバー２２−４を筒部２２−１に取り付ける際、端部カバー２２−４の嵌合部２２−４ａに接着剤を塗布すると、端部カバー２２−４と筒部２２−１との密着度をより高くすることができる。
このように、筒部２２−１の開口部分が閉塞されたことにより、照明器具１００の外部から筒部２２−１の内部への虫や埃などの侵入を抑制することができる。

１００ 照明器具、１０ 器具本体、２０ 光源ユニット、２１ 発光モジュール、２１−１ ＬＥＤ、２２ カバー、２２−１ａ 底面部、２２−３ 固定部、２２−５ スリット、２３ フレーム、２４ 電源。

Claims (4)

1. 金属製のフレームと、
   発光素子が配置された発光モジュールと、
   前記フレームと前記発光モジュールの前記発光素子が配置された面の裏面とに挟まれた状態で前記フレームに接触する電気絶縁性の底面部を有するとともに、前記底面部を貫通するスリットが形成された筒状のカバーと、
   を備えた光源ユニット。
2. 前記カバーは、前記底面部から突出する突出部と、前記突出部の先端から屈曲して形成された引っ掛け部とを備えた固定部を有し、
   前記フレームは、前記底面部を覆う対向部と、前記対向部の少なくとも一端から立ち上がって形成され、前記固定部に把持される固定片とを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
3. 前記カバーは、前記カバーの両端が開口し、
   前記開口を塞ぐとともに、前記発光モジュールに電力を供給する給電線を通す挿通口が形成された端部カバーを備える
   ことを特徴とする請求項１および２のいずれか１項に記載の光源ユニット。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光源ユニットと、
   前記光源ユニットに電力を供給する電源と、
   前記光源ユニットが取り付けられる器具本体と、
   を備えた照明器具。

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