WO2013046333A1 - 照明器具 - Google Patents

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隆一 古閑
戸田　雅宏
高橋　浩司
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東芝ライテック株式会社
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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a lighting fixture that uses a light emitting element such as an LED as a light source and can improve the heat dissipation of the light emitting element.
  • a light emitting element such as an LED as a light source
  • the lighting fixture according to the embodiment is provided with a fixture main body, a plurality of light emitting elements provided on one surface, a first substrate thermally connected to the fixture main body and provided in the internal space, and the internal space. And a second substrate for lighting the light emitting element, and a support portion for supporting the second substrate at a position separated from the instrument body.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the lighting apparatus shown in FIG. 3 taken along line F4-F4. It is sectional drawing which showed typically the thermal radiation path
  • the lighting fixture according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the lighting fixture (illuminating device) of this embodiment is what is called a street lamp (security light) mainly used outdoors.
  • the luminaire 11 is provided with a main body (apparatus main body) 12, covers 13, 12 and an attachment portion 16 for attaching 12 to an outdoor pillar or the like. Prepare. Furthermore, the luminaire 11 supports the first substrate 17, the second substrate 18, and the second substrate 18 provided in the internal space 14 of the 12 at positions separated from the main body (apparatus body) 12. A heat radiating plate 22 that is provided in close contact with the back surface (the other surface 31B) of the first substrate 17 and supports the first substrate 17; And a lens 23 provided on the surface of the substrate 17.
  • the luminaire 11 includes a ring-shaped packing 24 interposed between the main body 12 and the cover 13, a sensor (illuminance sensor) 25 that senses light from the outside, a sensor cover 26 that covers the sensor 25, And a capacitor 42 for preventing noise of the sensor 25.
  • the first substrate (printed circuit board) 17 includes a substrate body 31 having one surface 31A and the other surface 31B opposite to the one surface 31A, and a plurality of light emitting elements mounted on the one surface 31A of the substrate body 31. 32.
  • Each of the light emitting elements 32 is composed of, for example, an LED. Further, as the light emitting element 32, a solid light emitting element such as an organic EL element can be applied.
  • the amount of heat generated by the first substrate 17 accounts for approximately 80% to 90% of the total amount of heat generated by the lighting fixture 11.
  • the second substrate (printed circuit board) 18 includes a plurality of circuit components 33 and circuits for lighting the plurality of light emitting elements 32. As shown in FIG. 4, the second substrate 18 is supported at a position separated from the main body portion 12 (floating position) by the support portion 21. The second substrate 18 is supported at a position separated from a later-described partition plate 36. The second substrate 18 is connected to a power supply external to 12. In addition, the second substrate 18 is connected to the sensor 25, and when light from the outside is detected through the sensor 25 in the daytime (for example, when the illuminance of the outside is above a certain threshold value), the light emitting element. 32 is turned off.
  • the second substrate 18 turns on the light emitting element 32 at night when the external light cannot be detected by the sensor 25 (for example, when the external illumination is below a certain threshold).
  • the calorific value of the second substrate 18 accounts for approximately 10% to 20% of the calorific value of the entire lighting fixture 11.
  • the heat radiating plate 22 is formed in an oval plate shape from metal, for example, iron.
  • the heat radiating plate 22 is thermally connected to the main body portion 12 via a rib 34 and an edge portion 39 which will be described later.
  • the lens 23 is integrally formed in a square plate shape with a translucent resin material.
  • the lens 23 has a plurality of concave portions 23A and a plurality of convex portions 23B at positions corresponding to the light emitting elements 32, and guides light from the light emitting elements 32 to a desired angle. The light distribution of the luminaire 11 is controlled.
  • the main body 12 is formed in a stepped box shape by metal, for example, aluminum die casting.
  • the main body portion 12 has a plurality of ribs 34 on both side surfaces at positions corresponding to first portions 14 ⁇ / b> A (described later) of the internal space 14.
  • each of the plurality of ribs 34 protrudes from the inner surface of the main body 12 and is in contact with one surface of the heat radiating plate 22.
  • the main body portion 12 suppresses an extreme increase in weight of the main body portion 12 while increasing the contact area with the heat radiating plate 22 by the ribs 34 to ensure good thermal conductivity.
  • the first substrate 17 is thermally connected to 12 via the heat radiating plate 22 and the ribs 34.
  • the cover 13 is formed in a hemispherical shape from a translucent resin material.
  • the cover 13 is fixed to the main body 12 by a fixing member such as a screw 35.
  • the internal space 14 includes a first portion 14 ⁇ / b> A in which the first substrate 17 and the heat sink 22 are provided, and a second portion 14 ⁇ / b> B in which the second substrate 18 is provided. It is out.
  • the support portion 21 includes a partition plate 36 that partitions the internal space 14 into a first portion 14A and a second portion 14B, and a locking support 37 for fixing the second substrate 18 to the partition plate 36.
  • the partition plate 36 is provided at a position between the first substrate 17 and the second substrate 18, and a total of four bosses 38 protruding from the main body portion 12 are provided. On the other hand, it is fixed with a second screw 41 or the like.
  • the partition plate 36 is formed in a square plate shape by using, for example, a synthetic resin material, and fixedly supports the second substrate 18.
  • the partition plate 36 not only partitions the internal space into the first portion 14A and the second portion 14B, but also insulates the second substrate 18 from 12 to prevent a failure of the second substrate 18 caused by a lightning strike or the like. It also plays a role to prevent.
  • the locking support 37 is formed of a resin material such as nylon.
  • the locking support 37 has a pair of return portions 37A, and the second substrate 18 can be sandwiched and held between the return portions 37A.
  • the second substrate 18 is fixedly held in the second portion 14 ⁇ / b> B of the internal space 14 by the partition plate 36 and the locking support 37.
  • the lighting fixture 11 of the present embodiment employs a structure in which the second substrate 18 is thermally isolated as much as possible from heat-generating components such as the light emitting element 32.
  • the light emitting element 32 When power is supplied from the second substrate 18 to the light emitting element 32, the light emitting element 32 emits light and heat is generated in the light emitting element 32.
  • the heat generated in the light emitting element 32 is mainly transmitted to the heat radiating plate 22, and is transmitted from the heat radiating plate 22 to the main body 12 side through, for example, the rib 34 and the edge 39 of the main body 12.
  • the heat from the light emitting element 32 is mainly emitted toward the outside from the part of the main body 12 corresponding to the first part 14A. For this reason, the heat from the light emitting element 32 is hardly transmitted to the second substrate 18 side.
  • the heat generated from the second substrate 18 is transmitted to the main body 12 through the air in the internal space 14 (second portion 14B). At this time, heat from the second substrate 18 is released toward the outside from a portion of the main body 12 corresponding to the second portion 14B. For this reason, the structure is such that heat from the second substrate 18 is not easily transmitted to the light emitting element 32 side.
  • the luminaire 11 includes a main body 12 having an internal space 14, and a plurality of light emitting elements 32 provided on one surface 31 ⁇ / b> A, and is thermally connected to the main body 12 to provide an internal space. 14, a first substrate 17 provided in the internal space 14, a second substrate 18 that lights the light emitting element 32, and a support unit that supports the second substrate 18 at a position separated from the main body 12. 21.
  • the heat from the first substrate 17 is positively transmitted to the main body 12 side, and can be hardly transmitted to the second substrate 18 side.
  • heat from the second substrate 18 becomes difficult to be transmitted to the main body portion 12, and the heat can be hardly transmitted to the first substrate 17 side through the main body portion 12.
  • a heat radiating plate 22 that is provided in close contact with the other surface 31B opposite to the one surface 31A of the first substrate 17 and is thermally connected to the main body 12 is provided. According to this configuration, the heat from the light emitting element 32 can be efficiently transmitted to the main body 12 side. As a result, the heat of the light emitting element 32 can be prevented from being transmitted to the second substrate 18 side, and the second substrate 18 can be prevented from causing thermal runaway or abnormal operation.
  • the support unit 21 includes a partition plate 36, which is provided at a position between the first substrate 17 and the second substrate 18, and the internal space 14 is provided with the first substrate 17. 14A and the second portion 14B having the second substrate 18 are partitioned. According to this configuration, the internal space 14 can be divided into two parts by the partition plate 36, the heat transfer path from the light emitting element 32 to the main body 12, and the main body from the second substrate 18 through the air. The heat transfer path toward 12 can be separated from each other. This prevents the heat of the light emitting element 32 from being transmitted to the second substrate 18 side or the heat from the second substrate 18 to the first substrate 17 side as much as possible. Thermal separation between the substrate 17 and the second substrate 18 can be further improved.
  • the lighting fixture 11 includes a plurality of ribs 34 that protrude from the inner surface of the main body 12 and come into contact with the heat sink 22. According to this configuration, the contact area between the heat radiating plate 22 and the main body 12 can be increased, and the conduction efficiency of heat from the heat radiating plate 22 toward the main body 12 can be improved. Thereby, the heat from the light emitting element 32 can be efficiently transmitted to the main body 12 side, and the heat dissipation of the heat from the light emitting element 32 can be improved. Moreover, the increase in the weight in the main-body part 12 can be minimized.
  • the rib 34 is provided in the first portion 14A. According to this configuration, the heat transfer efficiency from the light emitting element 32 toward the main body portion 12 is improved by the ribs 34, and the heat from the light emitting elements 32 is transmitted through the ribs 34 in the second portion 14 ⁇ / b> B. 18 can be prevented from being transmitted.

Abstract

　実施形態の照明器具は、器具本体と、一方の面に複数の発光素子が設けられ、前記器具本体と熱的に接続されて内部空間に設けられる第１の基板と、前記内部空間に設けられ、前記発光素子を点灯させる第２の基板と、前記第２の基板を前記器具本体から分離された位置に支持する支持部と、を備える。

Description

照明器具
　本発明の実施形態は、光源としてＬＥＤ等の発光素子を用い、その発光素子の放熱性を向上できる照明器具に関する。
　ＬＥＤ等の発光素子を用いた街路灯が存在している。
特開２００７－１８８６８５号公報
　このように発光素子としてＬＥＤを用いる場合に、街路灯のケースの内部に熱が籠もることがあり、放熱性の向上に関するニーズが存在していた。
　実施形態の照明器具は、器具本体と、一方の面に複数の発光素子が設けられ、前記器具本体と熱的に接続されて内部空間に設けられる第１の基板と、前記内部空間に設けられ、前記発光素子を点灯させる第２の基板と、前記第２の基板を前記器具本体から分離された位置に支持する支持部と、を備える。
　本発明によれば、第１の基板および第２の基板における放熱性の向上が期待できる。
本発明の実施形態に係る照明器具を、下面側を上方に向けて示した斜視図である。 図１に示す照明器具を分解して示す斜視図である。 図１に示す照明器具を上方から透視して内部を示した上面図である。 図３に示す照明器具のＦ４－Ｆ４線に沿った断面図である。 図４に示す照明器具の放熱経路を模式的に示した断面図である。 図１に示す照明器具の第２の基板および仕切板を分解して示す斜視図である。
　本発明の実施形態に係る照明器具について、図１から図６を参照して説明する。本実施形態の照明器具（照明装置）は、主として屋外で使用されるいわゆる街路灯（防犯灯）である。
　図１から図４に示すように、照明器具１１は、本体部（器具本体）１２、カバー１３、１２と連続的に設けられるとともに１２を屋外の柱等に取り付けるための取付部１６と、を備える。さらに、照明器具１１は、１２の内部空間１４に設けられる第１の基板１７と、第２の基板１８と、第２の基板１８を本体部（器具本体）１２から分離された位置に支持して本体部１２に取り付ける支持部２１を有し、第１の基板１７の裏面（他方の面３１Ｂ）に密着して設けられ第１の基板１７を支持している放熱板２２と、第１の基板１７の表面に設けられるレンズ２３と、を備える。さらに、照明器具１１は、本体部１２とカバー１３との間に介在されるリング状のパッキン２４と、外界の光を感知するセンサ（照度センサ）２５と、センサ２５を覆うセンサカバー２６と、センサ２５のノイズを防止するためのコンデンサ４２と、を備えている。
　第１の基板（プリント回路板）１７は、一方の面３１Ａとそれとは反対側の他方の面３１Ｂとを有する基板本体３１と、基板本体３１の一方の面３１Ａに実装された複数の発光素子３２と、を含んでいる。発光素子３２のそれぞれは、例えばＬＥＤで構成されている。また、発光素子３２としては、有機ＥＬ素子等の固体発光素子なども適用できる。第１の基板１７の発熱量は、照明器具１１全体の発熱量のうちの概ね８割～９割程度を占めている。
　第２の基板（プリント回路板）１８は、複数の発光素子３２を点灯させるための複数の回路部品３３および回路を含んでいる。図４に示すように、第２の基板１８は、支持部２１によって本体部１２から分離された位置（浮いた位置）で支持されている。第２の基板１８は、後述する仕切板３６からも分離された位置に支持されている。第２の基板１８は、１２の外部にある電源と接続されている。また、第２の基板１８は、センサ２５と接続されており、センサ２５を介して昼間に外界の光を感知した際（例えば、外界の照度があるしきい値以上の場合）には発光素子３２を消灯させる。また、第２の基板１８は、外界の光をセンサ２５で感知できない夜間（例えば、外界の照度があるしきい値以下の場合）には発光素子３２を点灯させる。第２の基板１８の発熱量は、照明器具１１全体の発熱量のうちの概ね１割から２割程度を占めている。
　図２、図４に示すように放熱板２２は、金属、例えば鉄によって長円形の板状に形成されている。放熱板２２は、後述するリブ３４および縁部３９を介して本体部１２と熱的に接続されている。図２に示すように、レンズ２３は、透光性のある樹脂材料によって方形板状に一体成形されている。図４等に示すように、レンズ２３は、発光素子３２に対応する位置に複数の凹部２３Ａおよび複数の凸部２３Ｂを有しており、発光素子３２からの光を所望の角度に案内して、照明器具１１の配光を制御する。
　図４等に示すように、本体部１２は、金属、例えばアルミダイカストによって段付きの箱状に成形されている。本体部１２は、図６に示すように、その両側面で、内部空間１４の後述する第１の部分１４Ａに対応する位置に、複数のリブ３４を有している。図４、図６に示すように、複数のリブ３４のそれぞれは、本体部１２の内面から突出して設けられており、放熱板２２の１つの面と接触している。本体部１２は、リブ３４によって、放熱板２２との接触面積を多くして良好な熱伝導性を確保しつつ、本体部１２の極端な重量増加を抑制している。図４に示すように、第１の基板１７は、放熱板２２およびリブ３４を介して１２と熱的に接続されている。
　図１、図２に示すように、カバー１３は、透光性のある樹脂材料によって半球状に成形されている。カバー１３は、ねじ３５等の固定部材によって本体部１２に固定されている。図４に示すように、内部空間１４は、第１の基板１７および放熱板２２が設けられた第１の部分１４Ａと、第２の基板１８が設けられた第２の部分１４Ｂと、を含んでいる。
　支持部２１は、内部空間１４を第１の部分１４Ａと第２の部分１４Ｂとに仕切る仕切板３６と、第２の基板１８を仕切板３６に固定するためのロッキングサポート３７と、を含んでいる。図４、図６に示すように、仕切板３６は、第１の基板１７と第２の基板１８との間の位置に設けられており、本体部１２から突出した計４個のボス３８に対して第２のねじ４１等で固定されている。仕切板３６は、例えば合成樹脂材料によって方形の板状に形成されており、第２の基板１８を固定的に支持している。仕切板３６は、内部空間を第１の部分１４Ａと第２の部分１４Ｂとに仕切るだけでなく、第２の基板１８を１２から絶縁して落雷等に起因した第２の基板１８の故障を防ぐ役割も果たしている。
　ロッキングサポート３７は、樹脂材料、例えばナイロン等によって成形されている。ロッキングサポート３７は、一対の返し部３７Ａを有しており、この返し部３７Ａの間に第２の基板１８を挟みこんでこれを保持することができる。第２の基板１８は、仕切板３６およびロッキングサポート３７によって、内部空間１４の第２の部分１４Ｂ内に固定的に保持される。このように、本実施形態の照明器具１１では、第２の基板１８が発光素子３２などの発熱部品から可能な限り熱的に隔離された構造を採用している。
　続いて、図５を参照して、本実施形態の照明器具の放熱経路について説明する。第２の基板１８から発光素子３２に電力を供給すると、発光素子３２が発光するとともに、発光素子３２において熱が発生する。この発光素子３２で生じた熱は、主として放熱板２２に伝達され、放熱板２２から例えばリブ３４や本体部１２の縁部３９を介して本体部１２側に伝達される。発光素子３２からの熱は、主として本体部１２のうち、第１の部分１４Ａに対応する部分から外界に向けて放出される。このため、発光素子３２からの熱が第２の基板１８側に伝達されにくくなっている。一方、第２の基板１８から発生した熱は、内部空間１４（第２の部分１４Ｂ）中の空気を介して本体部１２に伝達される。このとき、第２の基板１８からの熱は、本体部１２のうち、第２の部分１４Ｂに対応する部分から外界に向けて放出される。このため、第２の基板１８からの熱が発光素子３２側に伝えられにくい構造となっている。
　第１の実施形態によれば、照明器具１１は、内部空間１４を有する本体部１２と、一方の面３１Ａに複数の発光素子３２が設けられ、本体部１２と熱的に接続されて内部空間１４に設けられる第１の基板１７と、内部空間１４に設けられ、発光素子３２を点灯させる第２の基板１８と、第２の基板１８を本体部１２から分離された位置に支持する支持部２１と、を備える。この構成によれば、第１の基板１７からの熱は本体部１２側に積極的に伝えられ、第２の基板１８側に伝達されにくくすることができる。同様に、第２の基板１８からの熱が本体部１２に伝達されにくくなり、当該熱が本体部１２を介して第１の基板１７側に伝達されにくくすることができる。これらによって、第１の基板１７と第２の基板１８との間で、互いに熱的な悪影響を及ぼし合うことを防止することができる。
　また、第１の基板１７の一方の面３１Ａとは反対側の他方の面３１Ｂに密着して設けられるとともに本体部１２と熱的に接続される放熱板２２を備える。この構成によれば、発光素子３２からの熱を効率よく本体部１２側に伝達させることができる。これによって、発光素子３２の熱が第２の基板１８側に伝達されることを防ぎ、第２の基板１８に熱暴走や異常動作を生じてしまうことを防止することができる。
　支持部２１は、仕切板３６を含み、この仕切板３６は、第１の基板１７と第２の基板１８との間の位置に設けられ、内部空間１４を第１の基板１７のある第１の部分１４Ａと第２の基板１８のある第２の部分１４Ｂとに仕切る。この構成によれば、仕切板３６によって内部空間１４を二つの部分に分けることができ、発光素子３２から本体部１２に向かう熱の伝達経路と、第２の基板１８から空気を介して本体部１２に向かう熱の伝達経路と、を互いに分離することができる。これによって、発光素子３２の熱が第２の基板１８側に伝達されたり、第２の基板１８からの熱が第１の基板１７側に伝達されたりすることが極力防止され、第１の基板１７と第２の基板１８との間で熱的な分離性をより一層向上できる。
　また、照明器具１１は、本体部１２の内面から突出して設けられ放熱板２２と接触する複数のリブ３４を備える。この構成によれば、放熱板２２と本体部１２との間の接触面積を増加させて、放熱板２２から本体部１２に向かう熱の伝導効率を向上することができる。これによって、発光素子３２からの熱を効率よく本体部１２側に伝達し、発光素子３２からの熱の放熱性を向上することができる。また、本体部１２における重量の増加を最小限にすることができる。
　この場合、リブ３４は、第１の部分１４Ａに設けられる。この構成によれば、リブ３４によって発光素子３２から本体部１２に向かう熱の伝達効率を向上しつつ、発光素子３２からの熱がリブ３４を伝って第２の部分１４Ｂにある第２の基板１８に伝達されることを防止できる。
　以上に本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　１１…照明器具、１４…内部空間、１４Ａ…第１の部分、１４Ｂ…第２の部分、１７…第１の基板、１８…第２の基板、２１…支持部、２２…放熱板、３１Ａ…一方の面、３１Ｂ…他方の面、３２…発光素子、３４…リブ、３６…仕切板。

Claims (5)

  1. 　器具本体と、
    　一方の面に複数の発光素子が設けられ、前記器具本体と熱的に接続されて内部空間に設けられる第１の基板と、
    　前記内部空間に設けられ、前記発光素子を点灯させる第２の基板と、
    　前記第２の基板を前記器具本体から分離された位置に支持する支持部と、
    　を備える照明器具。
  2. 　前記第１の基板の前記一方の面とは反対側の他方の面に密着して設けられるとともに前記器具本体と熱的に接続される放熱板を備える請求項１に記載の照明器具。
  3. 　前記支持部は、仕切板を含み、この仕切板は、前記第１の基板と前記第２の基板との間の位置に設けられ、前記内部空間を前記第１の基板のある第１の部分と前記第２の基板のある第２の部分とに仕切る請求項２に記載の照明器具。
  4. 　前記器具本体の内面から突出して設けられ前記放熱板と接触する複数のリブを備える請求項３に記載の照明器具。
  5. 　前記リブは、前記第１の部分に設けられる請求項４に記載の照明器具。
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