WO2018124154A1

WO2018124154A1 - 照明装置

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Publication number: WO2018124154A1
Application number: PCT/JP2017/046833
Authority: WO
Inventors: 滋瀧本
Original assignee: Kowa Co Ltd
Current assignee: Kowa Co Ltd
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2018-07-05
Anticipated expiration: 2019-06-28

Abstract

照明装置１００は、表面に発光素子３１が実装された基板３ａ，３ｂと、基板３ａ，３ｂを内部に収納し、発光素子３１から放射される光を透過及び／又は拡散する直管形状のカバー部材１と、カバー部材１内に配置された金属製の長尺部材４とを備え、基板３ａ，３ｂの裏面がカバー部材１内の空洞１３に向かって開放されている。カバー部材１の内周面には一対の載置台部１１が対向するように管軸方向に延設されており、基板３ａ，３ｂの両側端部が一対の載置台部１１にそれぞれ載置されている。

Description

照明装置

　本発明は照明装置に関し、特に発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）を用いた直管形の照明装置に関する。

　近年、ＬＥＤ等の発光素子を光源として用いる、低消費電力で寿命が長い照明装置が普及している。そのような照明装置として、例えば既設の直管形蛍光灯に代替する直管形ＬＥＤ照明装置がある。

　従来の直管形ＬＥＤ照明装置は、例えば特許文献１や特許文献２に記載されているように、ＬＥＤが所定の間隔で配置されて実装されたＬＥＤ実装基板を、放熱性に優れたアルミニウム等の金属から構成される長尺状の基台に取り付けたものが、樹脂製の透光性カバー部材の内部に収容された構成を有している。ＬＥＤ実装基板が取り付けられる基台は、アルミニウム等の金属製であることにより、ＬＥＤの発熱により樹脂製の透光性カバー部材が熱膨張したときに照明装置が大きく変形してしまうことを防ぐ機能も有している。

特開２０１４－０４４９０９号公報特開２０１４－０７１９９０号公報

　上述したような直管形ＬＥＤ照明装置では、ＬＥＤ実装基板の裏面（ＬＥＤが実装された面の裏側の面）が基台への取り付け面となっているため配線に用いることができず、配線パターンが表面のみ、すなわちＬＥＤ実装面のみに集中してしまう。照明装置については様々な国でいくつかの安全規格が定められているが、配線パターンが表面に集中することにより沿面距離が不足し、それらの安全規格を満たすことができないことがあるという問題があった。

　また、ＬＥＤ実装基板がある程度長くなってしまうと自重によって撓みが生じ、実装時の不確実な半田付けが原因で不良品となってしまうため、直管形ＬＥＤ照明装置においては長さ６０ｃｍ程度のＬＥＤ実装基板を複数連結するのが一般的である。このようにＬＥＤ実装基板を複数連結するためには基板間をコネクタで接続したり、リード線でジャンパしたりすることが考えられるが、コネクタやリード線をＬＥＤ実装基板の裏面に配置することもできないため、ＬＥＤ実装面側に配置することになる。すると、これらのコネクタやリード線がＬＥＤの光を遮光してしまい、発光ムラが生じてしまうという問題もあった。

　本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、安全規格を満たしやすく、遮光による発光ムラが生じにくい照明装置を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明は、表面に発光素子が実装された基板と、該基板を内部に収納し、前記発光素子から放射される光を透過及び／又は拡散する直管形状のカバー部材と、該カバー部材内に配置された金属製の長尺部材とを備え、前記基板の裏面が前記カバー部材内の空洞に向かって開放されていることを特徴とする照明装置を提供する（発明１）。なお、本発明において基板の「裏面」とは、当該基板において発光素子が実装された面の裏側の面を示すものとする。

　上記発明（発明１）によれば、基板の裏面が開放されていることにより、基板の発光素子実装面のみならず裏面にも配線パターンを設けることができるため、沿面距離を十分に確保することができるとともに、基板を連結するためのコネクタやリード線を基板の裏面に配置することができるため、発光素子から放射される光がコネクタやリード線に遮光されることもなくなる。また、金属製の長尺部材をカバー部材内に配置することにより、発光素子の発熱によりカバー部材が熱膨張したときに照明装置が大きく変形してしまうことを防ぐこともできる。このような構成の照明装置であれば、安全規格を満たしやすく、遮光による発光ムラが生じにくい。

　上記発明（発明１）において、前記カバー部材の内周面には一対の載置台部が対向するように管軸方向に延設されており、前記基板の両側端部が前記一対の載置台部にそれぞれ載置されていることが好ましい（発明２）。

　上記発明（発明２）によれば、基板を保持するための部材を別途用意することなく、基板を安定的にカバー部材内に収納することができる。

　上記発明（発明１，２）において、前記カバー部材の内周面には一対の取付レール部が対向するように管軸方向に延設されており、前記長尺部材が前記一対の取付レール部の間に挟持されていてもよい（発明３）。

　また、上記発明（発明１，２）において、前記長尺部材が、前記基板が収納されている空間と隔壁によって隔てられた前記カバー部材内の空間に挿設されていてもよい（発明４）。

　上記発明（発明４）において、前記基板の裏面に前記発光素子を駆動するための電源回路が実装されていてもよい（発明５）。

　長尺部材が基板が収納されている空間と隔壁によって隔てられた空間に挿設されている場合、長尺部材が導電性を有していても沿面距離が問題になることがない。すると、上記発明（発明５）のように基板の裏面に電源回路を実装することが可能となり、このように基板の裏面に電源回路を実装することにより照明装置全体を小型化することができる。

　本発明の照明装置は、ＬＥＤ実装基板の裏面にも配線が可能な構造となっているため、安全規格を満たしやすく、遮光による発光ムラが生じにくい。

本発明の一実施形態に係る照明装置の概略構成図である。同照明装置の構造を示す分解斜視図である。同照明装置の基板の構造を示す説明図である。同照明装置の構造を側面から示す説明図である。同照明装置の変形例の構造を側面から示す説明図である。同照明装置の別の変形例の構造を側面から示す説明図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、本実施形態に係る照明装置１００の構造を、図１～４を参照しながら説明する。

　照明装置１００は直管形状を有しており、一般の照明用として室内または屋外で用いられるように構成されている。また、照明装置１００は、照明器具（図示省略）のソケットに装着して使用するように構成されており、図１に示すように、カバー部材１と、２つのエンド部材２とを備えている。さらに、照明装置１００は、図２に示すように、ＬＥＤ実装基板３ａ，３ｂと、シャフト４と、電源基板５と、制御基板６とを、カバー部材１の内側に備えている。なお、ＬＥＤ実装基板３ａ，３ｂは、本発明の「基板」の一例である。また、シャフト４は、本発明の「長尺部材」の一例である。さらに、ＬＥＤ実装基板３ａ，３ｂの表面に実装されたＬＥＤ３１（図３を参照）は、本発明の「発光素子」の一例である。

　カバー部材１は、図２に示すように、ＬＥＤ実装基板３ａ，３ｂと、シャフト４と、電源基板５と、制御基板６と、接続ケーブル（図示省略）とを収納するように構成されている。カバー部材１は、Ｘ方向に直線状に延びる円筒形、すなわち直管形状に形成されている。また、カバー部材１は、ＬＥＤ実装基板３ａ，３ｂの表面に実装されたＬＥＤ３１から放射される光を拡散する、例えばポリカーボネートのような光拡散性を有する樹脂により形成されている。

　カバー部材１の内周面には、図４に示すように、一対の載置台部１１が、カバー部材１の管軸に沿った垂直横断面Ｖを挟んで対向するように管軸方向（Ｘ方向）に延設されている。一対の載置台部１１は、カバー部材１の管軸に沿った水平横断面Ｈよりも上側において、水平横断面Ｈと平行に形成されている。

　また、カバー部材１の内周面には、一対の取付レール部１２が垂直横断面Ｖを挟んで対向するように管軸方向（Ｘ方向）に延設されている。一対の取付レール部１２は、水平横断面Ｈ及び一対の載置台部１１よりも上側であるカバー部材１の内周面の頂部近傍において、垂直横断面Ｖ側に向かって取付爪１２１を突出させるように形成されている。

　エンド部材２は、図１及び図２に示すように、カバー部材１の管軸方向（Ｘ方向）の両端においてカバー部材１を覆うように取り付けられて固定されている。エンド部材２には一対の端子２１が設けられている。端子２１は、照明装置１００を取り付ける照明器具のソケットの端子（図示省略）を介して電力が供給されるように構成されている。また、端子２１は、接続ケーブル（図示省略）を介して、電源基板５に接続されている。

　ＬＥＤ実装基板３ａ，３ｂは、図２及び３に示すように、ＬＥＤ実装基板３ａ，３ｂの長手方向（Ｘ方向）に沿って直列に連結されており、それぞれ複数のＬＥＤ３１が所定の間隔をおいて設けられている。ＬＥＤ実装基板３ａ，３ｂは、コネクタ３２を介して互いに電気的に接続されており、コネクタ３２は、ＬＥＤ実装基板３ａ，３ｂに実装されたＬＥＤ３１から放射される光を妨げないように、ＬＥＤ実装基板３ａ，３ｂの裏面（ＬＥＤ３１が実装された面の裏側の面）に配置されている。なお、以下においては、連結したＬＥＤ実装基板３ａ，３ｂを１つのＬＥＤ実装基板３として表すことがある。

　本実施形態においては基板自体を高い放熱性を有するものとしており、ＬＥＤ実装基板３ａ，３ｂは、例えば高熱伝導性ガラスコンポジット材のような放熱性を有する材質で形成されている。

　また、本実施形態においては、ＬＥＤ実装基板３ａ，３ｂに実装されるＬＥＤ３１として従来のものよりも高効率化されたものを用いている。従来のＬＥＤが、例えば駆動電流６５ｍＡという条件下で光束出力が２５ｌｍとなる特性を有しているのに対して、本実施形態で用いるＬＥＤ３１は、例えば駆動電流６５ｍＡという条件下で光束出力が３７．５ｌｍとなる特性を有している。このようなＬＥＤ３１であれば低電流量駆動でも十分な照度で発光するため、発熱量そのものが少なくてすむ。つまり、ＬＥＤ３１を４０ｍＡで駆動すれば、３７．５×４０／６５＝約２３ｌｍとなり、従来のＬＥＤと同等の明るさを確保できる。

　このようにＬＥＤ実装基板３ａ，３ｂを高い放熱性を有するものとし、またＬＥＤ３１を低電流で駆動することにより、放熱のためにヒートシンクのような別の部材をＬＥＤ実装基板３ａ，３ｂに取り付ける必要がなくなる。

　ＬＥＤ実装基板３は、その両側端部がカバー部材１の一対の載置台部１１にそれぞれ載置されるように、カバー部材１に対してスライド挿入して装着される。一対の載置台部１１は水平横断面Ｈよりも上側に形成されているため、挿入されたＬＥＤ実装基板３は、その両側端部がそれぞれ載置台部１１とその上側の内周面との間に挟まるようにして安定的に保持される。このような構造とすることにより、ＬＥＤ実装基板３を保持するための部材を別途用意することなく、ＬＥＤ実装基板３を安定的にカバー部材１内に収納することができる。また、ＬＥＤ実装基板３は着脱自在に挿入されているだけであり、エンド部材２を取り外すことにより、必要に応じて容易に交換可能な構造となっている。

　シャフト４は、金属製の長尺部材である。原材料として用いられる金属は、例えば熱膨張係数が１０～２８（×１０^－６／℃）の範囲にある金属（アルミニウム、マグネシウム、ステンレス鋼、等）であれば好適に用いることができ、特に熱膨張係数が１０～１２（×１０^－６／℃）の範囲にあるステンレス鋼を用いることが好ましい。このようにシャフト４を金属製とすることにより、ＬＥＤ３１の発熱によりカバー部材１が熱膨張したときにもシャフト４が熱膨張することはほとんどなく、照明装置１００が大きく変形してしまうことを防ぐことができる。なお、シャフト４の製造方法も原材料として用いられる金属の特性に応じて適宜選択することができる。

　シャフト４には、軽量化を図るために、その軸心に沿って貫通孔４１がその全長に亘って設けられており、照明装置１００全体の軽量化に寄与している。この貫通孔４１はエンド部材２とのビス止めにも用いられる。また、シャフト４の両側面部には、カバー部材１の一対の取付レール部１２が嵌合するように、その全長に亘って取付溝部４２が設けられている。シャフト４の上面（カバー部材１の内周面側の面）及び底面（上面の裏側の面）は、いずれもＲがつけられてやや丸みを帯びた形状を有しており、また断面視で上下対称の形状となっている。

　シャフト４は、取付溝部４２を取付レール部１２に嵌合させるように、カバー部材１に対してスライド挿入して装着される。挿入されたシャフト４は、上記のようにエンド部材２とビス止めされていることのみならず、カバー部材１の内周面と同じＲを持つように形成されていることによって、カバー部材１の内周面との隙間がなく一対の取付レール部１２の間に挟持されることになり、安定的に保持される。また、シャフト４は上下対称の形状となっていることにより、取付ミスが生じることもない。

　電源基板５は、外部から供給される交流の電力をＬＥＤ３１の駆動用の直流の電力に変換するように構成されている。電源基板５は、ＬＥＤ実装基板３ａの長手方向（Ｘ方向）の外側に配置されており、接続ケーブル（図示省略）を介して、端子２１及び制御基板６に接続されている。また、電源基板５は、エンド部材２で覆われた部分のカバー部材１の内側に配置されている。これにより、電源基板５を外部から見えにくくすることが可能である。

　制御基板６は、無線による調光やオンオフを行うときにＬＥＤ３１の点灯を制御するように構成されている。制御基板６は、ＬＥＤ実装基板３ｂの長手方向（Ｘ方向）の外側に配置されており、接続ケーブル（図示省略）を介して、ＬＥＤ実装基板３ｂ及び電源基板５に接続されている。また、制御基板６は、エンド部材２で覆われた部分のカバー部材１の内側に配置されている。これにより、制御基板６を外部から見えにくくすることが可能である。無線による調光やオンオフの機能を持たない廉価版モデルにおいては制御基板６が不要となるので、その場合は電源基板５を二つに分け、空いたスペースにそのうちの一つを配置してもよい。これにより、電源基板５を覆うエンド部材２を小型化することが可能になる。

　以上説明したような本実施形態に係る照明装置１００では、ＬＥＤ実装基板３ａ，３ｂの裏面がカバー部材１内の空洞１３に向かって開放されていることにより、ＬＥＤ実装基板３ａ，３ｂのＬＥＤ実装面のみならず裏面にも配線パターンを設けることができるため、電源から各配線までの沿面距離を十分に確保することができる。また、ＬＥＤ実装基板３ａ，３ｂ基板を連結するためのコネクタ３２をＬＥＤ実装基板３ａ，３ｂ基板の裏面に配置することができるため、ＬＥＤから放射される光がコネクタ３２に遮光されることもなくなる。また、シャフト４をカバー部材１内に配置することにより、ＬＥＤの発熱によりカバー部材１が熱膨張したときに照明装置１００が大きく変形してしまうことを防ぐこともできる。このような構成の照明装置１００であれば、安全規格を満たしやすく、遮光による発光ムラが生じにくい。

　（第１変形例）
　続いて、上述した実施形態の第１変形例について図５を参照しながら説明する。本変形例は上述した実施形態のカバー部材及びシャフトの形状が異なるだけであり、カバー部材及びシャフト以外の共通する構成についての説明は省略する。

　図５に示すように、本変形例のカバー部材１Ａは、上述のカバー部材１における一対の取付レール部１２の代わりに、水平横断面Ｈ及び一対の載置台部１１よりも上側であるカバー部材１Ａの内周面の頂部近傍において隔壁１４を有している。隔壁１４は管軸方向（Ｘ方向）に延設されており、隔壁１４によってＬＥＤ実装基板３が収納されている空間１５と隔てられた空間１６がカバー部材１の内部に形成される。

　シャフト４Ａは断面視略矩形の長尺柱状部材であり、軽量化を図るために、その軸心に沿って貫通孔４１Ａがその全長に亘って設けられている。シャフト４Ａは空間１６に挿設される。

　本変形例においても、ＬＥＤ実装基板３の裏面がカバー部材１Ａ内の空洞（図５におけるＬＥＤ実装基板３上側の空間１５１）に向かって開放されており、上述のカバー部材１の実施形態と同様の効果が実現される。

　（第２変形例）
　続いて、上述した第１変形例を応用した第２変形例を、図６を参照しながら説明する。なお、上述した実施形態及び第１変形例と共通する構成についての説明は省略する。

　図６に示すように、本変形例の基板３Ｂは、裏面に発光素子３１を駆動するための電源回路が実装されている。本変形例においては、カバー部材１Ｂの内周面に延設される一対の載置台部１１Ｂの位置を下げ、水平横断面Ｈに近い位置に配置している。これにより基板３Ｂと隔壁１４との間の空間１５１が拡がり、電源回路の実装部品３３が収まる領域が確保される。

　このように基板３Ｂの裏面に電源回路が実装されていても、シャフト４Ｂと基板３Ｂとの間には隔壁１４があるため、シャフト４Ｂが導電性を有していても沿面距離が問題になることがない。また、基板３Ｂの裏面に電源回路を実装することにより、本変形例の照明装置には電源基板５が不要となるので、エンド部材２を小型化することができ、ひいては照明装置全体を小型化することができる。

　以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

　例えば、本実施形態においては、２つのＬＥＤ実装基板３ａ，３ｂを連結しているが、これに限られるものではなく、照明装置１００の寸法や用途等に応じて、ＬＥＤ実装基板が１つだけであってもよいし、３つ以上のＬＥＤ実装基板を連結してもよい。

　また、カバー部材１，１Ａは、必ずしも全体が透過性又は拡散性を有する樹脂製である必要はなく、照明装置１００が、求められる用途や機能に応じて、ＬＥＤ３１から放射される光を照射可能である限りは、複数の部材を組み合わせた構造を有していてもよい。例えば、ＬＥＤ３１から光が放射される方向だけを透過性及び／又は拡散性を有する樹脂で形成し、ＬＥＤ３１の光が照射される側と反対側は、内部が見えないように着色された不透明の樹脂や樹脂以外の素材により形成されていてもよい。

１００　照明装置
１，１Ａ，１Ｂ　カバー部材
　１１　載置台部
　１２　取付レール部
　　１２１　取付爪
　１３　空洞
　１４　隔壁
　１５，１５１，１６　空間
２　エンド部材
　２１　端子
３，３ａ，３ｂ　ＬＥＤ実装基板（基板）
　３１　ＬＥＤ（発光素子）
　３２　コネクタ
４，４Ａ　シャフト（長尺部材）
　４１，４１Ａ　貫通孔
　４２　取付溝部

Claims

　表面に発光素子が実装された基板と、
　該基板を内部に収納し、前記発光素子から放射される光を透過及び／又は拡散する直管形状のカバー部材と、
　該カバー部材内に配置された金属製の長尺部材とを備え、
　前記基板の裏面が前記カバー部材内の空洞に向かって開放されていることを特徴とする照明装置。
　前記カバー部材の内周面には一対の載置台部が対向するように管軸方向に延設されており、
　前記基板の両側端部が前記一対の載置台部にそれぞれ載置されていることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。
　前記カバー部材の内周面には一対の取付レール部が対向するように管軸方向に延設されており、
　前記長尺部材が前記一対の取付レール部の間に挟持されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の照明装置。
　前記長尺部材が、前記基板が収納されている空間と隔壁によって隔てられた前記カバー部材内の空間に挿設されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の照明装置。
　前記基板の裏面に前記発光素子を駆動するための電源回路が実装されていることを特徴とする、請求項４に記載の照明装置。