JP7463769B2 - 照明装置 - Google Patents

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本開示は、照明装置に関するものである。
照明装置においては、固定板部と固定板部に対し略垂直方向に起立した本体板部とを有する放熱板(放熱フィン)を、ベースに固定板部がリベットで固定された状態で配置するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2016-045985号公報
しかしながら、特許文献1に示されるような照明装置においては、照明装置に継続的に振動、衝撃等の外力が加わると、放熱フィンの固定板部がベースに固定された状態で、ベースから伝わる外力により放熱フィンが振動する。このため、照明装置に継続的に振動、衝撃等の外力が印加された場合に、放熱フィンにおける固定板部と本体板部との接続部分(折り曲げ部)に応力が集中し、放熱フィンが疲労破壊に至る可能性がある。
本開示は、このような課題を解決するためになされたものである。その目的は、放熱フィンの強度向上を図り、継続的に振動等の外力が照明装置に印加される設置環境下での放熱フィンの疲労破壊を抑制できる照明装置を提供することにある。
本開示に係る照明装置は、光を照射する光源と、前記光源から発生した熱を放散させるヒートシンクと、を備え、前記ヒートシンクは、金属板からなる複数の放熱フィン構造体と、複数の前記放熱フィン構造体が固定されるベース部と、を備え、それぞれの前記放熱フィン構造体は、前記ベース部の取付面に接触した状態で固定される底面部と、前記底面部の端部から前記底面部に対して予め定められた角度の方向に延びて設けられた側面部と、を備え、隣り合う前記放熱フィン構造体は、前記側面部の主要な面同士の間隔が、前記取付面の外側にいくほど広く、前記取付面の中央側にいくほど狭くなり、 前記側面部が前記底面部に対し前記角度となる状態で、前記側面部の前記主要な面の前記中央側の端部同士が互いに接触して配置される。
本開示に係る照明装置によれば、放熱フィンの強度向上を図り、継続的に振動等の外力が照明装置に印加される設置環境下での放熱フィンの疲労破壊を抑制できるという効果を奏する。
実施の形態1に係る照明装置を下から見た斜視図である。 実施の形態1に係る照明装置の要部の構成を模式的に示す図である。 実施の形態1に係る照明装置の放熱フィン構造体の構成を模式的に示す斜視図である。 実施の形態1に係る照明装置のヒートシンクの放熱フィンの配置を模式的に示す上面図である。 実施の形態1に係る照明装置のヒートシンクの放熱フィンの配置の別例を模式的に示す上面図である。 実施の形態2に係る照明装置の放熱フィン構造体の構成を模式的に示す斜視図である。 実施の形態2に係る照明装置の放熱フィン構造体の別例の構成を模式的に示す斜視図である。 実施の形態2に係る照明装置の放熱フィン構造体の別例の構成を模式的に示す斜視図である。 実施の形態3に係る照明装置のヒートシンクの放熱フィンの配置を模式的に示す上面図である。 図9中の断面Aにおける断面図である。
本開示に係る照明装置を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。各図において、同一又は相当する部分には同一の符号を付して、重複する説明は適宜に簡略化又は省略する。以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。なお、本開示は以下の実施の形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、又は各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
実施の形態1.
図1から図5を参照しながら、本開示の実施の形態1について説明する。図1は照明装置を下から見た斜視図である。図2は照明装置の要部の構成を模式的に示す図である。図3は照明装置の放熱フィン構造体の構成を模式的に示す斜視図である。図4は照明装置のヒートシンクの放熱フィンの配置を模式的に示す上面図である。そして、図5は照明装置のヒートシンクの放熱フィンの配置の別例を模式的に示す上面図である。
この実施の形態に係る照明装置1は、天井に設置され、下へ向けて光を照射する。以下の説明では、照明装置1が使用されるときの姿勢を基準として、上及び下の方向を特定する。この実施の形態における照明装置1は、特に、工場、倉庫、体育館、競技施設等の高い天井、高所に設置されたクレーン等に設置した使用に適する。
この実施の形態の照明装置1は、図1に示すように、天板2、基板10、並びに、ベース部21及び放熱フィン構造体200からなるヒートシンク20を備えている。照明装置1の灯軸は、照明装置1の中心軸に相当する。
基板10は、光源となる発光素子11を備えている。この実施の形態では、複数の発光素子11が1個の基板10上に実装されている。ここで説明する構成例では、基板10は、発光ダイオード(LED)を発光素子11として使用している。基板10には、複数の発光素子11に給電するための導電パターンが形成されている。ここで説明する構成例では、基板10は平板状であり、平面上に複数の発光素子11であるLEDが配置されている。この発光素子11が配置される平面により光源面が形成される。光源面は、灯軸に対し垂直に配置される。
光源となる発光素子11としてLEDを使用する場合、基板10は、例えば、表面実装型LEDパッケージ、砲弾型LEDパッケージ、配光レンズ付きLEDパッケージ、チップ・スケール・パッケージのLED、チップ・オン・ボード(COB)タイプのLEDパッケージのうちの少なくとも一種を備えている。また、基板10は、光源としてLEDを利用したものに限らず、他に例えば、有機エレクトロルミネセンス(EL)素子又は半導体レーザ等を利用したものでもよい。
ヒートシンク20は、光源である発光素子11から発生した熱を放散させるためのものである。前述したように、ヒートシンク20は、ベース部21と放熱フィン構造体200とを備えている。基板10は、ヒートシンク20のベース部21の下面に取り付けられている。
照明装置1は、カバー3を備えている。カバー3は、ベース部21に取り付けられている。カバー3は、基板10の全体を覆っている。発光素子11から発せられた光は、カバー3を透過して、照明装置1の外部へ照射される。カバー3とベース部21との接合部に、防水性を有するシール材又は接着剤が備えられてもよい。
ヒートシンク20のベース部21と天板2は、いずれも平板状の部材である。ベース部21及び天板2の面は、灯軸に対して垂直である。灯軸方向から見たときのベース部21及び天板2の形状は、正方形を呈する。変形例として、灯軸方向から見たときのベース部21及び天板2の形状が、長方形、円形、又は楕円形でもよい。ベース部21及び天板2は、灯軸方向から見たときに、実質的に同じ形状及び寸法を有することが望ましい。ベース部21と天板2とは、灯軸に平行に延びる支柱4により、互いに連結されている。
ヒートシンク20のベース部21の上に複数の放熱フィン構造体200が配置されている。ベース部21の上面は、取付面22である。前述したように、取付面22は灯軸に対して垂直である。そして、複数の放熱フィン構造体200が、ベース部21の取付面22に固定されている。ヒートシンク20の複数の放熱フィン構造体200の上に天板2が配置されている。天板2は、ベース部21に対して、放熱フィン構造体200を間に挟んで反対側に位置する。天板2は、ヒートシンク20の放熱フィン構造体200の上を覆っている。
このような天板2を備えたことで、以下の効果が得られる。照明装置1の上から降りかかる埃、油分等を天板2で受けることで、埃、油分等からなる汚れがベース部21の上面及び放熱フィン構造体200の表面に付着及び堆積することを防止できる。また、汚れの影響によるベース部21及び放熱フィン構造体200の放熱効率の低下を軽減できる。照明装置1が天井のような高所に設置された場合には、ベース部21及び放熱フィン構造体200の頻繁な清掃を行うことが困難である。ベース部21及び放熱フィン構造体200を頻繁に清掃しなくても、汚れがベース部21の上面及び放熱フィン構造体200の表面に堆積することを天板2により防止できる。
照明装置1は、電源装置5をさらに備えている。電源装置5は、直方体の外形を有する筐体と、当該筐体の内部に配置された回路基板等を備える。電源装置5は、天板2の上面に固定されている。電源装置5は、発光素子11を点灯させる直流電力を生成する点灯回路を備えている。電源装置5の点灯回路は、例えば商用電源から供給される交流電力から直流電力を生成する電源回路を含んでいる。電源装置5から給電線を介して基板10へ電力が供給されることで、発光素子11が点灯する。変形例として、照明装置1は、電源装置5を備えないものでもよい。すなわち、照明装置1は、照明装置1の外部に配置された電源装置から直流電力の供給を受けることによって発光素子11を点灯させるものでもよい。
照明装置1は、アーム6と補強部材7とをさらに備えている。補強部材7は、ヒートシンク20のベース部21と天板2との間に掛け渡すようにして取り付けられている。ここで説明する構成例では、灯軸を間に挟んで反対側に位置する2箇所に補強部材7が設置されている。なお、補強部材7は、3箇所以上に設けられてもよい。
アーム6は、補強部材7に連結されている。アーム6は、補強部材7を介して照明装置1の本体を支持する。アーム6は、細長い板状のアーム基部6aと、アーム基部6aの両端から突出する一対のアーム支持部6bとを有している。アーム支持部6bは、アーム基部6aの長手方向に対して垂直な方向に突出している。一対のアーム支持部6bの先端部分は、補強部材7にそれぞれ接続されている。アーム6は、金属板を曲げ加工することにより作られていてもよい。
建物の天井面又は梁、あるいはクレーンのアームのような取付面に対してアーム基部6aをボルト等により固定することで、照明装置1を取付面に対して固定することができる。図示の例では、ボルトを挿通するための孔がアーム基部6aに形成されている。図1では、アーム基部6aの面が灯軸に対して垂直になっている。取付面が水平である場合には、図1に示す状態でアーム基部6aを取付面に対して固定することにより、光源面が水平になるように、すなわち、灯軸が鉛直になるように照明装置1を設置できる。
発光素子11を有する基板10は、ヒートシンクのベース部21の下面に対して熱伝導可能となるように設けられている。発光素子11で発生した熱は、基板10からベース部21へ熱伝導する。基板10は、ベース部21の下面に対して、直接に接していてもよいし、熱伝導性材料を介して接触していてもよい。この際の熱伝導性材料として、例えば、熱伝導性グリス、熱伝導性シート、熱伝導性接着剤、熱伝導性両面粘着テープ等を挙げることができる。
ヒートシンク20のベース部21の取付面22に、複数の放熱フィン構造体200が取り付けられている。ベース部21及び放熱フィン構造体200は、発光素子11で発生した熱を周囲の空気へ散逸させることにより、発光素子11を冷却する。放熱フィン構造体200は、基板10とは反対側のベース部21の面から突出している。すなわち、放熱フィン構造体200は、ベース部21の上面である取付面22から突出している。
基板10の発光素子11で発生した熱は、ヒートシンク20のベース部21へ熱伝導し、ベース部21から放熱フィン構造体200へさらに熱伝導する。そして、ベース部21及び放熱フィン構造体200の表面から周囲の空気へ熱が散逸する。放熱フィン構造体200によってヒートシンク20の表面積を大きくすることで、発光素子11で発生した熱を効率良く散逸させることができる。その結果、発光素子11の温度を低くできるので、発光素子11のエネルギー効率すなわち発光効率が向上するとともに、発光素子11の寿命を長くできる。
この実施の形態では、図2及び図3に示すように、放熱フィン構造体200は、例えば、アルミニウム合金からなる1枚の金属板をコの字型に折り曲げることにより形成された1つの部品により構成されている。この構成では、放熱フィン構造体200は、1つの底面部210と、2つの側面部220とを有している。すなわち、底面部210の一端側には、折り曲げ部230を介して1つの側面部220が接続されている。また、底面部210の他端側にも、折り曲げ部230を介して1つの側面部220が接続されている。
それぞれの側面部220は板状の形状を有する。放熱フィン構造体200の側面部220の面は、灯軸に対して垂直である。それぞれの側面部220は、底面部210の端部から底面部210に対して予め定められた角度の方向に延びて設けられる。ここで説明する構成例では、底面部210と側面部220とがなす前述の角度は、90°である。
底面部210は、ベース部21に接触した状態で固定される。図2に示す構成例では、放熱フィン構造体200の底面部210は、ボルト23によりベース部21にねじ止めされて固定されている。ただし、ベース部21に放熱フィン構造体200の底面部210を固定する方法は、他に例えば、カシメ固定、接着、溶接、ろう接等、いかなる方法でもよい。なお、図2では、複数ある放熱フィン構造体200のうちの1つのみを図示している。
この実施の形態の照明装置1においては、図4に示すように、それぞれの放熱フィン構造体200の側面部220の一部は、当該側面部220が底面部210に対し前述の角度(ここでは90°)となる状態で他の放熱フィン構造体200の側面部220に接触して配置されている。複数の放熱フィン構造体200の側面部220は、灯軸方向すなわち取付面22に垂直な方向から見て放射状に配置されている。
複数の放熱フィン構造体200の側面部220のそれぞれは、取付面22の中央領域から外縁へ向かって延びている。放熱フィン構造体200の側面部220と、当該放熱フィン構造体200に隣り合う放熱フィン構造体200の側面部220との間隔は、取付面22の外側にいくほど広く、取付面22の中央側にいくほど狭くなる。そして、図4に示す構成例では、取付面22の中央側において、複数の放熱フィン構造体200の側面部220が、それぞれの側面部220の端部同士で互いに接触している。接触している部分は、図中の破線でそれぞれ囲った箇所である。
次に、図2を参照しながら、以上のように構成された照明装置1の有利な点について説明する。照明装置1が設置される取付面で生じた振動、衝撃等の外力は、アーム基部6aからアーム6に伝わる。アーム6に伝わった外力は、アーム支持部6bから補強部材7を介してヒートシンク20のベース部21へと伝わる。そして、ベース部21に伝わった外力は、ベース部21に固定された放熱フィン構造体200の底面部210から放熱フィン構造体200に伝達される。
放熱フィン構造体200の底面部210はベース部21に固定されている一方で、側面部220はベース部に対して固定されていない。したがって、ベース部21から伝わる外力により放熱フィン構造体200が振動すると、底面部210に対する側面部220の振動が生じ、底面部210と側面部220との接続部分、ここでは折り曲げ部230に応力が集中しやすい。このため、照明装置1に継続的に振動、衝撃等の外力が印加された場合に、応力が放熱フィン構造体200の底面部210と側面部220との接続部分(折り曲げ部230)に集中し、放熱フィン構造体200が疲労破壊に至る可能性がある。
これに対し、以上で説明したように、この実施の形態に係る照明装置1においては、隣り合う放熱フィン構造体200の側面部220同士が互いに接触するように配置されており、それぞれの放熱フィン構造体200において側面部220が底面部210に対し前述した一定の角度(ここでは90°)となる状態で、互いの側面部220を放熱フィン構造体200同士で支持し合っている。
このため、照明装置1に印加された外力に起因するヒートシンク20のベース部21の振動が放熱フィン構造体200に伝わった際に、底面部210に対する側面部220の振動が生じることを抑制できる。したがって、照明装置1に継続的に振動、衝撃等の外力が印加された場合に、応力が放熱フィン構造体200の底面部210と側面部220との接続部分(折り曲げ部230)に集中することを抑制し、放熱フィン構造体200の疲労破壊を抑制でき、放熱フィン構造体200の強度向上を図ることが可能である。
また、互いの側面部220を放熱フィン構造体200同士で支持し合うため、側面部220を支持するための専用部材が不要である。これにより、照明装置1の製造コストの増加を抑制しつつ、放熱フィン構造体200の強度向上を図り、継続的に振動等の外力が照明装置1に印加される設置環境下での放熱フィン構造体200の疲労破壊を抑制できる。
図5に示すのは、この実施の形態の照明装置1の別例である。この別例においては、隣り合う2つの放熱フィン構造体200の一方の側面部220の端部が、他方の側面部220の主要な面に接触している。接触している部分は、図中の破線でそれぞれ囲った箇所である。ここで、側面部220の主要な面とは、側面部220が有する面のうちで最大面積の面のことである。
このようにすることで、隣り合う放熱フィン構造体200同士の位置に多少のずれが生じた場合であっても、側面部220同士が接触した状態を維持しやすくできる。また、前述したようにベース部21の取付面22は正方形状であるため、図5に示す配置によれば、図4に示す配置と比較して、より多くの放熱フィン構造体200を取付面22上に設けることが可能である。
実施の形態2.
図6から図8を参照しながら、本開示の実施の形態2について説明する。図6は照明装置の放熱フィン構造体の構成を模式的に示す斜視図である。そして、図7及び図8のそれぞれは照明装置の放熱フィン構造体の別例の構成を模式的に示す斜視図である。
ここで説明する実施の形態2は、放熱フィン構造体の側面部の一部を当該側面部の他部から突出させ、この側面部の突出した部分を他の放熱フィンの側面部に接触させるようにしたものである。以下、この実施の形態2に係る照明装置について、実施の形態1との相違点を中心に説明する。説明を省略した構成については実施の形態1と基本的に同様である。以降の説明においては、実施の形態1と同様の又は対応する構成について、原則として実施の形態1の説明で用いたものと同じ符号を付して記載する。
この実施の形態に係る照明装置1における放熱フィン構造体200の側面部220には、図6から図8に示すように、突出部221が形成されている。突出部221は、側面部220の一部である。ここでは、側面部220の突出部221以外の部分を、側面部220の他部という。
図6に示すのは、突出部221が側面部220の他部の主要な面に平行な方向に突出した構成例である。なお、ここでいう側面部220の他部の主要な面とは、前述した側面部220の主要な面と同様に、側面部220の他部が有する面のうちで最大面積の面のことである。図6の構成例では、突出部221は側面部220の一端から側面部220の主要な面と平行に突出している。
図7に示すのは、突出部221が側面部220の他部の主要な面に垂直な方向に突出した構成例である。図7の構成例では、側面部220の主要な面の一部が当該面の垂直方向に盛り上がることで突出部221が形成されている。
図8に示す構成例は、図6と同様に、突出部221が側面部220の他部の主要な面に平行な方向に突出している。ただし、この図8に示すものでは、側面部220に切欠部222を形成することで、側面部220の一部を他部よりも相対的に突出させて突出部221を形成している。
以上のように、この実施の形態の照明装置1においては、放熱フィン構造体200の側面部220の一部は、当該側面部220の他部から突出して形成された突出部221である。そして、それぞれの放熱フィン構造体200の側面部220は、当該側面部220の突出部221が他の放熱フィン構造体200の側面部220に接触して配置される。例えば、実施の形態1で前述したように複数の放熱フィン構造体200をベース部21の取付面22において放射状に配置する場合、それぞれの放熱フィン構造体200の突出部221が取付面22の中央側にくるようにして、放熱フィン構造体200がベース部21の取付面22上に配置される。そして、放熱フィン構造体200の突出部221が、他の放熱フィン構造体200の側面部220に接触している。
以上のように構成された照明装置1においても、実施の形態1と同様の効果を奏することができる。さらに、放熱フィン構造体200の側面部220に形成された突出部221が他の放熱フィン構造体200の側面部220に接触するようにすることで、これらの放熱フィン構造体同士の間に隙間を形成できる。例えば図7の構成例では、切欠部222において隙間が形成される。したがって、放熱フィン構造体200の周囲の空気は、隣り合う放熱フィン構造体200同士の間に形成された空間を通過できる。このために、放熱フィン構造体200の周囲における空気の交換を促進し、放熱フィン構造体200での放熱効率の向上を図ることが可能である。
前述したように、ここで説明する構成例では、1つの放熱フィン構造体200には2つの側面部220がある。この場合、1つの放熱フィン構造体200の2つの側面部220のうちの少なくとも一方に突出部221を設ければよい。図6から図8に示したのは、いずれも、2つの側面部220のうちの一方に突出部221を設け、他方には突出部221を設けない場合の例である。この場合には、突出部221が設けられた側面部220と、突出部221が設けられない突出部221とが交互に並ぶように複数の放熱フィン構造体200を配置するとよい。このようにすることで、隣り合う側面部220同士の一方に必ず突出部221が設けられていることになるため、隣り合う側面部220同士の間に必ず隙間を形成できる。もちろん、2つの側面部220の両方に突出部221を設け、例えば突出部221同士が接触するようにしてもよい。
なお、突出部221は、側面部220のより先端側、すなわち底面部210からより離れた位置に設けるとよい。このようにすることで、振動が大きくなりやすい側面部220の先端側における変位を抑え、底面部210に対する側面部220の振動を効果的に抑制できる。
実施の形態3.
図9及び図10を参照しながら、本開示の実施の形態3について説明する。図9は照明装置のヒートシンクの放熱フィンの配置を模式的に示す上面図である。そして、図10は図9中の断面Aによる断面図である。
ここで説明する実施の形態3は、複数の放熱フィン構造体の側面部を、ベース部の取付面に垂直な方向から見て平行に配置したものである。以下、この実施の形態3に係る照明装置について、実施の形態1又は実施の形態2の構成を元にした場合を例に挙げ、実施の形態1又は実施の形態2との相違点を中心に説明する。説明を省略した構成については実施の形態1又は実施の形態2と基本的に同様である。
この実施の形態に係る照明装置1においては、図9に示すように、複数の放熱フィン構造体200の側面部220は、灯軸方向すなわち取付面22に垂直な方向から見て平行に配置されている。そして、この実施の形態においては、図9及び図10に示すように、放熱フィン構造体200の側面部220には、突出部221が形成されている。実施の形態2と同様に、突出部221は側面部220の一部である。
ここで説明する構成例では、側面部220の先端部、すなわち折り曲げ部230とは反対側の端部が折り曲げられることで、突出部221が形成されている。したがって、この構成例では、突出部221は、側面部220の他部の主要な面に垂直な方向に突出している。また、図示の例では、側面部220の先端部の全幅でなく中央の一部のみが折り曲げられて突出部221になっている。
突出部221は、放熱フィン構造体200の2つの側面部220のうちの一方に設けられている。そして、突出部221が設けられた側面部220と、突出部221が設けられない突出部221とが交互に並ぶように複数の放熱フィン構造体200が配置されている。それぞれの放熱フィン構造体200の側面部220は、当該側面部220の突出部221が他の放熱フィン構造体200の側面部220に接触して配置されている。
以上のように構成された照明装置1においても、実施の形態1及び実施の形態2と同様に、放熱フィン構造体200の強度向上を図り、継続的に振動等の外力が照明装置1に印加される設置環境下での放熱フィン構造体200の疲労破壊を抑制できる。また、実施の形態2と同様に、隣り合う放熱フィン構造体200同士の間に空気が流通するための空間を確保し、放熱フィン構造体200での放熱効率の向上を図ることが可能である。
1 照明装置
2 天板
3 カバー
4 支柱
5 電源装置
6 アーム
6a アーム基部
6b アーム支持部
7 補強部材
10 基板
11 発光素子
20 ヒートシンク
21 ベース部
22 取付面
23 ボルト
200 放熱フィン構造体
210 底面部
220 側面部
221 突出部
222 切欠部
230 折り曲げ部

Claims (3)

  1. 光を照射する光源と、
    前記光源から発生した熱を放散させるヒートシンクと、を備え、
    前記ヒートシンクは、
    金属板からなる複数の放熱フィン構造体と、
    複数の前記放熱フィン構造体が固定されるベース部と、を備え、
    それぞれの前記放熱フィン構造体は、
    前記ベース部の取付面に接触した状態で固定される底面部と、
    前記底面部の端部から前記底面部に対して予め定められた角度の方向に延びて設けられた側面部と、を備え、
    隣り合う前記放熱フィン構造体は、
    前記側面部の主要な面同士の間隔が、前記取付面の外側にいくほど広く、前記取付面の中央側にいくほど狭くなり、
    記側面部が前記底面部に対し前記角度となる状態で、前記側面部の前記主要な面の前記中央側の端部同士が互いに接触して配置される照明装置。
  2. 複数の前記放熱フィン構造体の前記側面部は、前記取付面に垂直な方向から見て放射状に配置される請求項1に記載の照明装置。
  3. 前記放熱フィン構造体は、折り曲げられた1枚の金属板からなる請求項1又は請求項に記載の照明装置。
JP2020036155A 2020-03-03 2020-03-03 照明装置 Active JP7463769B2 (ja)

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