LED照明器具
【課題】放熱性に優れたLED照明器具が提供される。
【解決手段】LED照明器具1は、光源取付面11と、光源取付面11の反対側に設けられた放熱面12とを有する本体2と、光源取付面11に取り付けられたLEDモジュール3と、光源取付面11の反対側に突出して放熱面12に設けられた複数の放熱フィン15と、放熱フィン15に対して並列して本体2に対して取り付けられた一対の縦板部62と、一対の縦板部62の間をつないで設けられ、放熱面12上の空間を、放熱フィン15が放熱面12の面方向に延びる方向に対して交差して延在する横板部61と、を有する取付部材6と、を備えている。
【解決手段】LED照明器具1は、光源取付面11と、光源取付面11の反対側に設けられた放熱面12とを有する本体2と、光源取付面11に取り付けられたLEDモジュール3と、光源取付面11の反対側に突出して放熱面12に設けられた複数の放熱フィン15と、放熱フィン15に対して並列して本体2に対して取り付けられた一対の縦板部62と、一対の縦板部62の間をつないで設けられ、放熱面12上の空間を、放熱フィン15が放熱面12の面方向に延びる方向に対して交差して延在する横板部61と、を有する取付部材6と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、LED(Light Emitting Diode)を光源に用いたLED照明器具に関する。
【背景技術】
【0002】
LEDは、長寿命、低消費電力、耐衝撃性、高速応答性、高純度表示色、軽薄短小化の実現等の特徴から、産業分野のみならず一般照明用としても普及が進んでいる。LED照明器具において、大光量化、高効率化、光源サイズの縮小化などに伴い、高い放熱性が求められるようになってきており、例えば、放熱フィンを取り付けた構造が知られている(特許文献1)。特に、高天井などに取り付けられ大光束が要求される照明器具では、より高い放熱性が要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2010−3677号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、放熱性に優れたLED照明器具を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様によれば、光源取付面と、前記光源取付面の反対側に設けられた放熱面とを有する本体と、前記光源取付面に取り付けられたLED(Light Emitting Diode)モジュールと、前記光源取付面の反対側に突出して、前記放熱面に設けられた複数の放熱フィンと、前記放熱フィンに対して並列して前記本体に対して取り付けられた一対の縦板部と、前記一対の縦板部の間をつないで設けられ、前記放熱面上の空間を、前記放熱フィンが前記放熱面の面方向に延びる方向に対して交差して延在する横板部と、を有する取付部材と、を備えたことを特徴とするLED照明器具が提供される。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、放熱性に優れたLED照明器具が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】実施形態のLED照明器具の外観斜視図。
【図2】実施形態のLED照明器具の本体における光源取付面側の平面図。
【図3】同本体における放熱面側の平面図。
【図4】同本体における放熱面側の斜視図。
【図5】(a)は図3におけるA−A’方向から見た側面図であり、(b)は図3におけるB−B’断面図。
【図6】図3におけるC−C’方向から見た側面図。
【図7】実施形態のLED照明器具におけるLEDモジュールの平面図。
【図8】同LEDモジュールにおける配線パターンを例示する平面図。
【図9】実施形態のLED照明器具における反射板の平面図。
【図10】図9(a)におけるD−D’断面図。
【図11】複数のLEDモジュールの第1のレイアウトを示す平面図。
【図12】複数のLEDモジュールの第2のレイアウトを示す平面図。
【図13】(a)は図11に示す第1のレイアウトのLEDモジュールに重ね合わされた反射板の平面図であり、(b)は1つのLEDモジュール及びそれに重ね合わされた反射板の平面図。
【図14】図12に示す第2のレイアウトのLEDモジュールに重ね合わされた反射板の平面図。
【図15】図3に示す放熱面側の平面図に、放熱面の裏側に配置されたLEDモジュールを破線で重ねた平面図。
【図16】電源ユニットが本体に取り付けられた状態における、図6に対応する側面図。
【図17】図3に示す放熱面側の平面図に、電源ユニットを2点鎖線で重ねた平面図。
【図18】電源ユニットの内部の平面図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。
【0009】
図1は、実施形態のLED照明器具1の外観斜視図である。
【0010】
実施形態のLED照明器具1は、本体2と、LEDモジュール3(図7に示す)と、反射板4(図9(a)及び(b)に示す)と、電源ユニット5と、アーム6とを備えている。
【0011】
実施形態のLED照明器具1は、消費電力が例えば100W〜500Wの大型照明器具である。LED照明器具1は、取付部材であるアーム6を介して、例えば体育館などの高天井、あるいはその天井から吊り下げられた昇降装置などに取り付けられる。
【0012】
まず、本体2について説明する。
【0013】
図2は、本体2における光源取付面11側の平面図である。
図3は、本体2における光源取付面11の反対側の放熱面12側の平面図である。
図4は、本体2における放熱面12側の斜視図である。
図5(a)は、図3におけるA−A’方向から見た側面図である。
図5(b)は、図3におけるB−B’断面図である。
図6は、図3におけるC−C’方向から見た側面図である。
【0014】
本体2は、円形のプレート13を有する。そのプレート13における一方の面側は、浅底の皿状に形成され、その底面に図2に示す光源取付面11が形成されている。光源取付面11の外周縁部には、光源取付面11よりも図2において紙面手前側に突出する環状のリム14が設けられている。
【0015】
プレート13における他方の面は放熱面12として機能し、その放熱面12には複数の放熱フィン15、16が設けられている。
【0016】
本体2は、例えばアルミニウムまたはアルミニウムを主成分として含む金属をダイキャスト法で成型してなり、プレート13及び放熱フィン15、16は一体に設けられている。また、プレート13及び放熱フィン15、16を含む本体2の全表面は、放熱性を向上させるために、例えばアルマイト処理によりアルミニウムの酸化皮膜が形成されている。
【0017】
プレート13の中心には、貫通孔13aが形成されている。したがって、図2に示すように、光源取付面11は、貫通孔13aの周囲に環状に形成されている。
【0018】
光源取付面11における貫通孔13aの周辺には、例えば4つの突起状のボス21が設けられている。4つのボス21は、周方向に例えば90°間隔で配置されている。ボス21は、後述する反射板4を図14に示す第2のレイアウトに位置決めする第2の位置決め部として機能する。
【0019】
光源取付面11において、リム14の内周壁付近には、例えば12個の突起状のボス22が設けられている。12個のボス22は、周方向に例えば30°間隔で配置されている。ボス22は、後述する反射板4を図13に示す第1のレイアウトに位置決めする第1の位置決め部として機能する。
【0020】
さらに、ボス22よりも少し内周側の光源取付面11には、例えば4つの突起状のボス23が設けられている。図2において左側2つのボス23は周方向に例えば60°間隔で配置され、図2において下側2つのボス23は周方向に例えば120°間隔で配置され、図2において右側2つのボス23は周方向に例えば60°間隔で配置され、図2において上側2つのボス23は周方向に例えば120°間隔で配置されている。ボス23は、後述する反射板4を図14に示す第2のレイアウトに位置決めする第2の位置決め部として機能する。
【0021】
また、光源取付面11には、複数のネジ孔24、25が形成されている。ネジ孔24は、図11及び図13に示すように、それぞれ6個のLEDモジュール3及び反射板4を光源取付面11にネジ止めするために使われる。ネジ孔25は、図12及び図14に示すように、それぞれ4個のLEDモジュール3及び反射板4を光源取付面11にネジ止めするために使われる。
【0022】
次に、LEDモジュール3について説明する。
図7は、LEDモジュール3の平面図である。
【0023】
LEDモジュール3は、基板31と、基板31上に実装されたLED素子32とを有する。1枚の基板31上には、複数(図7に示す例では33個)のLED素子32が実装されている。複数のLED素子32は、例えば3つごとに集合して実装されている。また、基板31上には、コネクタ33が実装されている。
【0024】
LED素子32の素子基板(またはパッケージ基板)と、LEDモジュール3の基板31とは、熱膨張率が同じか、あるいは近いことが好ましい。例えば、LED素子32の素子基板がセラミック基板の場合には、基板31としてセラミック基板を用いることができる。
【0025】
あるいは、セラミック基板よりも安価な金属板を基板31として用いてもよい。本実施形態では、アルミニウムや銅に比べて、セラミック基板との間の熱膨張率差が小さい鉄の基板31を用いている。基板31は、略扇形の平面形状を有し、その中心角側の先端部には切欠き39が形成され、弧状の外周部には、2つの切欠き35が形成されている。
【0026】
その基板31の実装面は例えば樹脂等の絶縁膜で覆われ、その絶縁膜上に、図8において網掛けまたはグレーで示される配線パターン36が形成されている。図8において、配線パターン36上に実装されたLED素子32及びコネクタ33を1点鎖線で表す。また、配線パターン36を覆うように、基板31の最表面には、LED素子32が放出する光に対して反射性を有する例えば白色の樹脂膜が形成されている。この樹脂膜は絶縁性を有し、極性の異なる配線パターン36間を短絡させない。
【0027】
配線パターン36は、例えば銅材料からなる。図8において、配線パターン36間の絶縁部分は、白いライン状に示される。配線パターン36は、ライン状ではなく、ベタパターン状に形成され、基板31の面内で配線パターン36間の絶縁部分(白いライン状部分)よりも広い面積で形成されている。これにより、配線パターン36を介した、LED素子32の熱の放熱性を高めることができる。
【0028】
各LED素子32は、アノード側外部端子とカソード側外部端子とを有し、それら外部端子が配線パターン36に例えばはんだにより接合されている。本実施形態では、複数(例えば33個)のLED素子32及び1つのコネクタ33が、配線パターン36を介して電気的に直列接続されている。
【0029】
LED素子32は、光の放出面を基板31の実装面の反対側に向けて実装される。LED素子32は、発光層を含む半導体チップと、蛍光体粒子を含有した蛍光体層とを有している。例えば、蛍光体粒子が黄色光を発光する黄色蛍光体粒子とすると、GaN系材料である発光層からの青色光と、蛍光体層における波長変換光である黄色光との混合色として、白色または電球色の光が外部に放出される。なお、蛍光体層は、複数種の蛍光体粒子(例えば、赤色光を発光する赤色蛍光体粒子と、緑色光を発光する緑色蛍光体粒子)を含む構成であってもよい。
【0030】
LEDモジュール3は、LED素子32を実装した基板31の実装面の反対側の面(裏面)を、本体2の光源取付面11に接触させて、光源取付面11に取り付けられる。
【0031】
基板31には、一対の貫通孔34が形成されている。貫通孔34は、図2を参照して前述した、光源取付面11の放射方向に並んだ一対のネジ孔24、またはネジ孔24とは異なる位置で光源取付面11の放射方向に並んだ一対のネジ孔25のいずれかに位置合わせされる。そして、貫通孔34を通してネジがネジ孔24または25にねじ込まれることで、LEDモジュール3は光源取付面11に対して密着して固定される。これにより、LEDモジュール3から本体2への熱伝導性が高まる。LEDモジュール3の基板31は金属板であり、樹脂基板やセラミック基板よりも熱伝導がよい。
【0032】
本実施形態ではLEDモジュール3の個数を任意に選択して、光源取付面11に取り付けることができる。
【0033】
図11は、例えば6個のLEDモジュール3を光源取付面11に取り付けた第1のレイアウトを表す。
【0034】
光源取付面11の外形は円形に形成されている。6個のLEDモジュール3は、光源取付面11の中心のまわりの周方向に沿って等間隔で並べられている。
【0035】
この第1のレイアウトでは、各LEDモジュール3の貫通孔34は、光源取付面11に形成された図2に示すネジ孔24に位置合わせされる。そして、貫通孔34を通して図示しないネジがネジ孔24にねじ込まれて、LEDモジュール3は光源取付面11に固定される。
【0036】
図7に示すように、各LEDモジュール3の基板31の弧状の外周部に2つの切欠き35が形成されており、それぞれの切欠き35に、光源取付面11の外周側に設けられたボス22の付け根部分がはまり込む。これにより、光源取付面11のネジ孔24に対する、LEDモジュール3の貫通孔34の位置決めが容易になる。
【0037】
次に、図12は、上記第1のレイアウトよりもLEDモジュール3の数が少ない例えば4個のLEDモジュール3を光源取付面11に取り付けた第2のレイアウトを表す。
【0038】
4個のLEDモジュール3は、光源取付面11の中心のまわりの周方向に沿って等間隔で並べられている。
【0039】
この第2のレイアウトでは、各LEDモジュール3の貫通孔34は、第1のレイアウトのときに使われたネジ孔24とは異なるネジ孔25に位置合わせされる。そして、貫通孔34を通して図示しないネジがネジ孔25にねじ込まれて、LEDモジュール3は光源取付面11に固定される。
【0040】
各LEDモジュール3の先端部に形成された切欠き39(図7)に、光源取付面11の中心の周辺に設けられたボス21の付け根部分がはまり込む。さらに、各LEDモジュール3の弧状の外周部に形成された2つの切欠き35のうちの一方に、第1のレイアウトで使われたボス22よりも内周側に設けられたボス23の付け根部分がはまり込む。これにより、光源取付面11のネジ孔25に対する、LEDモジュール3の貫通孔34の位置決めが容易になる。
【0041】
複数のLEDモジュール3は光源取付面11の面方向に分割された状態で配置され、ネジの着脱により、それぞれのLEDモジュール3ごとに光源取付面11に対して着脱自在である。したがって、光源取付面11に取り付けるLEDモジュール3の数を簡単に変更することができ、LED照明器具1の使用目的などに応じて、光束(明るさ)を調整することができる。
【0042】
図11に示す第1のレイアウトのときにLEDモジュール3を位置決めする第1の位置決め部であるボス22と、図12に示す第2のレイアウトのときにLEDモジュール3を位置決めする第2の位置決め部であるボス21及び23とが共に、同じ本体2の光源取付面11に設けられている。
【0043】
したがって、第1のレイアウト用に設計された光源取付面を有する本体と、第2のレイアウト用に設計された光源取付面を有する本体とを別々に用意する必要がない。同じ設計の本体2を第1のレイアウトにも第2のレイアウトにも兼用できる。本体2の金型も1種類で済み、コストアップをまねかない。
【0044】
図11に示すように、第1のレイアウトのときには、第2のレイアウトで使われるボス21はLEDモジュール3よりも内周側に位置し、ボス23は、周方向で隣り合うLEDモジュール3間に位置し、6個のLEDモジュール3の第1のレイアウトでの配置を妨げない。
【0045】
逆に、図12に示すように、第2のレイアウトのときには、第1のレイアウトで使われるボス22は、LEDモジュール3よりも外周側に位置し、4個のLEDモジュール3の第2のレイアウトでの配置を妨げない。
【0046】
4個のLEDモジュール3を配置した第2のレイアウトは、6個のLEDモジュール3を配置した第1のレイアウトから、単に2個のLEDモジュール3を外しただけでなく、各LEDモジュール3の周方向の位置をずらしている。すなわち、4個のLEDモジュール3が、周方向に等間隔で並ぶように、6個のLEDモジュール3を配置した第1のレイアウトから各LEDモジュール3の周方向の位置をずらしている。
【0047】
複数のLEDモジュール3が周方向に等間隔に並ぶことで、発光部を周方向にムラなく均等に分布させることができる。これにより、既存の照明器具によく見られるような円形または環状に光る部分が見える違和感のない照明を実現できる。
【0048】
また、4個のLEDモジュール3を配置した第2のレイアウトでは、6個のLEDモジュール3を配置した第1のレイアウトのときよりも、各LEDモジュール3を光源取付面11の中心側に寄せている。
【0049】
すなわち、LEDモジュール3に実装されたLED素子32が光源取付面11の中心側に寄る。これにより、4個のLEDモジュール3の半径方向の位置を図11に示す第1のレイアウトと同じにした場合に比べて、隣り合うLEDモジュール3間でのLED素子32間の周方向の距離が小さくなり、光る部分を円形または環状に視認しやすくなる。
【0050】
以上説明したように、本実施形態では、6個のLEDモジュール3を配置した第1のレイアウトと、4個のLEDモジュール3を配置した第2のレイアウトとでは、各LEDモジュール3の光源取付面11上での周方向の位置および半径方向(放射方向)の位置を変えている。
【0051】
これにより、光源取付面11に配置するLEDモジュール3の数(光束)に応じた適切な発光部の面方向分布を実現できる。
【0052】
また、第1のレイアウトと第2のレイアウトとで、各LEDモジュール3の光源取付面11上での周方向の位置および半径方向の位置を変えることで、第1のレイアウトの位置決めに使うボス22と第2のレイアウトの位置決めに使うボス21及び23とを同じ光源取付面11に設けながらも、第1のレイアウトのときにはボス21及び23が邪魔にならず、第2のレイアウトのときにはボス22が邪魔にならない。
【0053】
次に、反射板4について説明する。
図9(a)は反射板4の表面の平面図であり、図9(b)は反射板4の裏面の平面図である。
図10は、図9(a)におけるD−D’拡大断面図である。
【0054】
反射板4の外形形状は、LEDモジュール3の基板31の外形形状とほぼ同じに形成されている。反射板4の外形形状は、一対の第1の側面部41と、一対の第2の側面部42と、弧状の外周部43とで囲まれた略五角形状に形成されている。また、反射板4の平面サイズも、LEDモジュール3の基板31の平面サイズとほぼ同じである。
【0055】
一対の第1の側面部41は、第1の角度θ1をなしている。一対の第1の側面部41によって形成されるコーナー部を、反射板4の先端部と定義する。その先端部は丸みを帯びている。
【0056】
第1の角度θ1は、一対の第1の側面部41を扇形の2本の半径とした場合における、その扇形の中心角の角度に対応する。本実施形態では、第1の角度θ1は略90°である。
【0057】
一対の第1の側面部41と、弧状の外周部43との間に、一対の第2の側面部42が設けられている。後述する図13または14に示すように反射板4が光源取付面11に取り付けられた状態で、第2の側面部42は、第1の側面部41から、光源取付面11の中心から遠ざかる方向に延びる。第1の側面部41と第2の側面部42とは、屈曲または湾曲したコーナー部を介してつながっている。第2の側面部42の長さは、第1の側面部41の長さよりも長い。
【0058】
一対の第2の側面部42は、第2の角度θ2をなしている。第2の角度θ2は、一対の第2の側面部42を扇形の2本の半径とした場合における、その扇形の中心角の角度に対応する。本実施形態では、第2の角度θ2は、略60°である。
【0059】
反射板4には、複数の光ガイド孔45が形成されている。光ガイド孔45は、反射板4を貫通している。また、図9(b)に示すように、反射板4の裏面における先端部の近くには、凹部48が形成されている。
【0060】
後述するように、光ガイド孔45からLEDモジュール3のLED素子32を臨ませ、且つ凹部48に、LEDモジュール3のコネクタ33を収めた状態で、反射板4はLEDモジュール3に重ね合わされる。
【0061】
また、図10の断面図に示すように、光ガイド孔45の内壁面は、反射板4の裏面側から表面側に向かうにしたがって孔径が拡がったテーパー面となっている。後述するように、反射板4が、光源取付面11に取り付けられたLEDモジュール3に重ね合わされた状態で、光ガイド孔45の内壁面は、光源取付面11側から遠ざかるにつれて孔径が拡がったテーパー面となっている。
光ガイド孔45の内壁面は、テーパー面に限らず、放物面等の曲面、それらの組み合わせ、あるいは光源取付面11に対して垂直な面とテーパー面との組み合わせ、あるいは傾斜角度の異なるテーパー面どうしの組み合わせであってもよい。また、光ガイド孔45にレンズをはめ込んでもよい。光ガイド孔45の内壁面の設計や、レンズを使うことで、光の配光角を所望に制御できる。
【0062】
反射板4は、LED素子32から放出される光に対する反射性を有する白色樹脂の成型品であり、第1の側面部41、第2の側面部42および弧状の外周部43は一体に設けられている。
【0063】
反射板4において、少なくとも光ガイド孔45の内壁面には、反射膜48(図10)が形成されている。反射膜48は、LED素子32から放出される光に対する反射性を有し、光ガイド孔45の内壁面は反射面として機能する。反射膜48として、例えば蒸着法により形成されたアルミニウム膜を用いることができる。あるいは、反射膜48として、アルミニウム以外の金属膜を用いてもよい。
【0064】
また、反射板4には、2つの貫通孔46が形成されている。この貫通孔46は、前述したLEDモジュール3の基板31に形成された貫通孔34に合わされ、基板31と反射板4とは共通のネジで、光源取付面11に共締めされる。
【0065】
本実施形態では、前述したように、複数のLEDモジュール3が光源取付面11の面方向に分割した状態で取り付けられるが、これに合わせて、反射板4も光源取付面11の面方向に分割した状態で光源取付面11上にレイアウトすることができる。
【0066】
複数のLEDモジュール3は外形形状及び外形サイズを含めた構造が同じであり、複数の反射板4も外形形状及び外形サイズを含めた構造が同じである。そして、個々の反射板4は、個々のLEDモジュール3と、外形形状及び外形サイズが近似して形成されている。
【0067】
図13(a)は、図11に示した6個のLEDモジュール3を光源取付面11に取り付けた第1のレイアウトにおける反射板4のレイアウトを表す。
【0068】
6個のLEDモジュール3のそれぞれに対して6個の反射板4のそれぞれが重ね合わされる。各反射板4の貫通孔46は、各LEDモジュール3の貫通孔34に位置合わせされる。そして、各LEDモジュール3の貫通孔34は、光源取付面11に形成された図2に示すネジ孔24に位置合わせされている。
【0069】
したがって、反射板4の貫通孔46及びLEDモジュール3の貫通孔34を通して図示しないネジがネジ孔24にねじ込まれることで、反射板4及びLEDモジュール3は光源取付面11に固定される。すなわち、LEDモジュール3と反射板4とは、共通のネジによって光源取付面11に対して共締め固定される。
【0070】
図13(b)は、1個のLEDモジュール3に重ね合わされた状態の1個の反射板4の拡大平面図を表す。
【0071】
反射板4に形成された光ガイド孔45は、LEDモジュール3におけるLED素子32が実装された位置に合わされる。1つの光ガイド孔45からは、例えば3つのLED素子32が露出される。
【0072】
前述したように、光ガイド孔45の内壁面には反射膜48が形成されている。また、反射板4において、光源取付面11に対する反対側の表面にも反射膜が形成されている。なお、反射板4自体の材料も、LED素子32から放出される光に対して反射性を有する白色樹脂である。この反射板4によって、LED素子32から放出された光は配光制御される。
【0073】
図13(a)に示す第1のレイアウトにおいて、6個の反射板4は、6個のLEDモジュール3のレイアウトに合わせて、光源取付面11の中心のまわりの周方向に沿って等間隔で並べられている。
【0074】
各反射板4の弧状の外周部43に形成された2つの切欠き44(図9(a)及び(b))に、光源取付面11の外周側に設けられたボス22がはまり込む。これにより、光源取付面11に対する反射板4の位置決めが容易になる。
【0075】
次に、図14は、図12に示した4個のLEDモジュール3を光源取付面11に取り付けた第2のレイアウトにおける反射板4のレイアウトを表す。
【0076】
4個のLEDモジュール3のそれぞれに対して4個の反射板4のそれぞれが重ね合わされる。各反射板4の貫通孔46は、各LEDモジュール3の貫通孔34に位置合わせされる。この第2のレイアウトでは、各LEDモジュール3の貫通孔34は、第1のレイアウトに使われたネジ孔24ではなく、ネジ孔25に位置合わせされている。
【0077】
そして、反射板4の貫通孔46及びLEDモジュール3の貫通孔34を通して図示しないネジがネジ孔25にねじ込まれることで、反射板4及びLEDモジュール3は光源取付面11に固定される。すなわち、LEDモジュール3と反射板4とは、共通のネジによって光源取付面11に対して共締め固定される。
【0078】
この図14に示す第2のレイアウトにおいて、4個の反射板4は、4個のLEDモジュール3のレイアウトに合わせて、光源取付面11の中心のまわりの周方向に沿って等間隔で並べられている。
【0079】
第2のレイアウトでは、各反射板4の外周部43に形成された2つの切欠き44のうちの一方に、第1のレイアウトのときの位置決め用のボス22よりも内周側に設けられたボス23がはまり込む。これにより、第2のレイアウトにおいても、光源取付面11に対する反射板4の位置決めが容易になる。
【0080】
複数の反射板4は、LEDモジュール3に合わせて、光源取付面11の面方向に分割された状態で配置され、ネジの着脱により、それぞれの反射板4ごとに光源取付面11に対して着脱自在である。したがって、光源取付面11に取り付けるLEDモジュール3の数の変更及びレイアウト変更に柔軟に対応することができる。
【0081】
結果として、LED照明器具1の使用目的などに応じて、LEDモジュール3及び反射板4の数やレイアウトを変えることで、光束(明るさ)や配光を調整することができ、汎用性の高いLED照明器具1を提供できる。
【0082】
反射板4においても、LEDモジュール3のレイアウトに合わせて、図13に示す第1のレイアウトと、図14に示す第2のレイアウトとでは、光源取付面11上での周方向の位置および半径方向(放射方向)の位置を変えている。
【0083】
図14に示す第2のレイアウトでは、図13に示す第1のレイアウトよりも、反射板4が光源取付面11の中心に寄っている。これを可能にするために、図9(a)を参照して前述したように、各反射板4の側面に、相対的に開き角度に大小をもたせた一対の第1の側面部41と一対の第2の側面部42を設けている。すなわち、一対の第1の側面部41間のなす第1の角度θ1は、一対の第2の側面部42間のなす第2の角度θ2よりも大きい。
【0084】
したがって、周方向で隣り合う反射板4間における第1の側面部41間の距離は、図13に示す第1のレイアウトでは第2の側面部42間の距離よりも大きく、図14に示す第2のレイアウトでは第2の側面部42間の距離よりも小さい。
【0085】
このため、光源取付面11の周方向に密に反射板4が並んだ第1のレイアウトよりも、反射板4の数を減らして且つ光源取付面11の中心側に寄せた第2のレイアウトでは、中心周辺で複数の反射板4を周方向により接近させることができる。この結果、隣り合う反射板4間においてLED素子32が臨む光ガイド孔45間の周方向の距離が小さくなり、光る部分を円形または環状に視認しやすくなる。
【0086】
また、図13に示す第1のレイアウトのときには、第2のレイアウトで使われるボス23は、周方向で隣り合う反射板4間に位置して、反射板4の第1のレイアウトでの配置を妨げない。
【0087】
逆に、図14に示す第2のレイアウトのときには、第1のレイアウトで使われるボス22は、反射板4よりも外周側に位置し、反射板4の第2のレイアウトでの配置を妨げない。また、光源取付面11の中心付近に設けられたボス21は、第2のレイアウトのときには、反射板4の先端部の下に隠れる。
【0088】
本体2において光源取付面11側には、図2において2点鎖線で表す透明板26が取り付けられる。透明板26は、LED素子32から放出される光に対する透過性を有し、例えばアクリル板を用いることができる。
【0089】
透明板26は、本体2のリム14の一部に形成されたネジ孔14aにネジ止めされる。透明板26と、光源取付面11に取り付けられた反射板4の表面との間には隙間が形成される。このため、光源側と透明板26との間に空気層(断熱層)が介在され、光源側の熱が透明板26に伝導するのを抑制できる。この結果、透明板26の熱による伸縮や変形を抑制することができる。また、透明板26が熱膨張や収縮しても、反射板4と透明板26とは接触していないため擦れない。このため、軽く、機械的に弱い透明板26に傷がつくのを回避できる。したがって、その傷によって光の透過が阻害されることもない。
【0090】
次に、本体2のプレート13における光源取付面11の反対側の構造について説明する。
【0091】
プレート13において、光源取付面11の反対側には、図3、4に示す放熱面12が設けられ、その放熱面12上には、複数の放熱フィン15、16が設けられている。
【0092】
複数の放熱フィン15、16は、放熱面12に対して垂直(この方向を図4においてZ方向として表す)に、光源取付面11の反対側に突出している。また、図4において、Z方向に対して直交するXY平面は、放熱面12に対して平行な面を表す。X方向及びY方向は、互いに直交する。そして、すべての放熱フィン15、16は、同じ方向であるY方向に延びている。
【0093】
なお、図1、3、15、17に表したX方向、Y方向、Z方向は、図4におけるX方向、Y方向、Z方向に対応する。
【0094】
放熱面12側を見た図3に示す平面視で、複数の放熱フィン15のY方向の外周側の端部は、プレート13からはみ出していない。また、その平面視にて、複数の放熱フィン15の外周側の端部をつなぐ線は円を描く。
【0095】
また、放熱面12上には、プレート13の中心に形成された貫通孔13aから直径方向に延びる2つのリブ17が設けられている。2つのリブ17は、プレート13の中心(貫通孔13aの中心)から互いに逆方向に延び、且つ複数の放熱フィン15、16が延びるY方向に対して直交するX方向に延びている。複数の放熱フィン15、16を含む放熱面12側の構造は、リブ17に対して線対称の関係になっている。
【0096】
図4に示すように、リブ17の側面の近くに設けられた放熱フィン16は、その放熱フィン16をY方向に挟む位置関係で設けられた放熱フィン15よりも高さ(放熱面12からの突出高さ)が低くなっている。また、貫通孔13aの周辺には放熱フィン15、16が設けられていない。したがって、放熱面12側には、リブ17が延びる直径方向に沿って、周辺の放熱フィン15の上面よりもくぼんだ空間58が形成されている。その空間58の上には、後述する図16に示すように、電源ユニット5が設けられる。
【0097】
その空間58を、Y方向の両側から挟んで、空間58の下に設けられた放熱フィン16及びリブ17よりも突出高さが高い複数の放熱フィン15が設けられている。
【0098】
本実施形態では、一部の放熱フィン16の高さを低くして上記空間58を形成することで、その空間58を電源ユニット5の配置に利用している。放熱フィンが低くなると、放熱性が低下する。そこで、空間58のY方向の両側に設けられた放熱フィン15における空間58側の一部分15aを他の部分よりも高くして、空間58周辺の放熱性の向上を図っている。
【0099】
放熱フィン15における空間58側の一部分15aだけを他の部分よりも高くすることで、コスト及び重量の増加を抑えつつ、低い放熱フィン16が設けられた領域の放熱性を助長することができる。
【0100】
また、その突出高さが高い部分15a上に、後述する電源ユニット5を支持させることで、電源ユニット5を、放熱面12の反対側に設けられたLEDモジュール3から、より遠ざけることができる。これにより、LEDモジュール3側から電源ユニット5に伝わる熱を抑制することができる。
【0101】
また、図15に示すように、複数の放熱フィン15、16の間隔は一定ではなく、LEDモジュール3側の配置に応じて、放熱フィン15、16の間隔が相対的に狭い領域と、相対的に広い領域とが混在する。
【0102】
図15は、放熱面12の反対側の光源取付面11に配置されたLEDモジュール3を破線で放熱面12側に重ねて図示した平面図である。突出高さが低い放熱フィン16の裏側に配置された2つのLEDモジュール3を図示している。
【0103】
外形が円形の本体2において、内周側は、外周側に比べて外気との熱交換効率が低く、相対的に高温になりやすい。また特に、その内周側において、放熱フィン16の突出高さが低くなっている領域100(図15において2点鎖線で表す)にて高温になりやすい。
【0104】
そこで、本実施形態では、その領域100に設けられた放熱フィン16、およびその放熱フィン16に連続してY方向に延びる放熱フィン15bを最も密に配置している。したがって、領域100の放熱フィン16間の間隔、およびその放熱フィン16につながる放熱フィン15b間の間隔が最も狭くなっている。
【0105】
放熱フィンを密に配置し、放熱フィンの間隔を狭くすることは、放熱フィンの数の増大によるコスト及び重量の増大につながる。そのため、本実施形態では、放熱面12側で相対的に高温になり、より高い放熱性を必要とされる箇所だけに放熱フィンの密な配置を制限している。これにより、コスト及び重量の増加を抑えつつ、効率的な放熱設計を行える。
【0106】
なお、プレート13の中心(貫通孔13aの中心)の周辺には、LED素子32が配置されないため、その中心の周辺には放熱フィンを設けていない。すなわち、熱設計上必要性の低い放熱フィンを省くことで、低コスト化及び軽量化を実現している。
【0107】
次に、電源ユニット5について説明する。
【0108】
図16は、電源ユニット5が本体2に取り付けられた状態における、図6に対応する側面図である。
図17は、図3に示す放熱面12側の平面図に、電源ユニット5を2点鎖線で重ねた平面図である。
図18は、電源ユニット5におけるケース50の内部の平面図である。
【0109】
電源ユニット5は、例えば3つのバー形状の電源回路51と、これら電源回路51を覆う金属製のケース50とを有する。
【0110】
ケース50は、天板部52と、一対の側板部53と、一対の取付部55と、一対の端板部54と、底板部56とを有する。
【0111】
ケース50は、本体2の放熱面12側に形成された前述した空間58の上方に配置される。その状態で、天板部52、底板部56および取付部55は放熱面12に対して略平行になり、端板部54は放熱面12に対して略垂直になる。側板部53は、天板部52及び取付部55に対して傾斜して、天板部52と取付部55との間に設けられている。端板部54は、ケース50の長手方向の端に設けられている。
【0112】
3つの電源回路51のうち、1つは天板部52の裏に例えばネジ止めにより取り付けられる。他の2つの電源回路51のそれぞれは、一対の側板部53のそれぞれの裏に例えばネジ止めにより取り付けられる。
【0113】
ここで、参考例として、放熱面12に対して平行な面内に3つの電源回路を平行に並べたレイアウトを考える。この場合、真ん中の1本は本体2の中心を通る直径方向に沿って配置することができるが、その両側の2本は本体2の中心を通らない方向に延び、端部が本体2からはみ出す可能性がある。これは、照明器具全体の平面サイズの小型化や取り扱いの妨げになりうる。
【0114】
これに対して、実施形態のように、3つの電源回路51のうち1つを放熱面12に対して平行に設置される天板部52に取り付け、他の2つを天板部52に対して傾斜した側板部53に取り付けることで、3つの電源回路51を直径方向に延びるリブ17上に密集させて配置することができる。このため、3つのバー形状の電源回路51を平面視で本体2からはみ出させることなく設置することができ、結果として電源ユニット5全体を平面視で本体2の内側に収めることができる。これにより、LED照明器具1全体の小型化や取り扱い性の向上を図れる。
【0115】
ケース50には一対の側板部53が設けられ、一対の側板部53のそれぞれの下端部から、放熱フィン15、16が延びるY方向に一対の取付部55が張り出している。また、取付部55は、ケース50の長手方向(X方向)に延在している。
【0116】
取付部55は、放熱フィン15における他の部分よりも突出高さが高くされた部分15aの上に支持される。その部分15aのうちの例えば6本には、図3に示すように、ネジ孔81が形成されている。図3に示す平面視にて、リブ17を挟んだ一方の領域に3個のネジ孔81が存在し、他方の領域に3個のネジ孔81が存在する。それら3個のネジ孔81は、リブ17に対して線対称の関係で位置している。リブ17を挟んだ一方の領域に設けられた3つのネジ孔81はX方向に等間隔で並んでいる。そのうちの真ん中に位置するネジ孔81は、本体2の中心を通る直線上に位置している。リブ17を挟んだ他方の領域に設けられた3つのネジ孔81もX方向に等間隔で並び、そのうちの真ん中に位置するネジ孔81は、本体2の中心を通る直線上に位置している。
【0117】
ネジ孔81が形成された放熱フィン15の部分15a上に支持されたケース50の取付部55は、ネジ孔81に対してねじ込まれるネジ57(図17に図示)によって、放熱フィン15に対して固定される。図17に示す例では、6つのネジ孔81のうち、平面視で三角形を形作る関係にある3つのネジ孔81に対してネジ57を締結している。すなわち、ケース50は、放熱フィン15に対して3点で固定されている。
【0118】
その状態で、取付部55よりも内側にあるケース50の底板部56は、放熱フィン15よりも低い放熱フィン16の上方に位置する。すなわち、ケース50の底板部56は、放熱フィン16に対して離間しており、その底板部56と放熱フィン16との間には空間58が存在する。すなわち、ケース50内に収容された3つの電源回路51は、他の放熱フィン15よりも低い放熱フィン16の上に空間58を隔てて設けられている。
【0119】
このため、LEDモジュール3側からの熱が放熱フィン16を通じて電源回路11に伝わるのを抑制することができる。すなわち、本実施形態では、LEDモジュール3が取り付けられた本体2と、電源ユニット5とを一体化して、LED照明器具1全体の小型化を図りつつ、電源ユニット5の放熱性は損なわれない。
【0120】
放熱フィン15において、ケース50の取付部55が支持される部分15aを他の部分よりも高くすることで、放熱フィン15全体の高さ増大によるコスト及び重量の増加を抑えつつ、電源ユニット5をLEDモジュール3に対してより遠ざけることができ、電源ユニット5の放熱に有利となる。
【0121】
LEDモジュール3が取り付けられる光源取付面11と、電源ユニット5のケース50の底板部56との間の距離は、80(mm)〜200(mm)が好ましい。その距離が80(mm)より小さいと、電源回路51の電子部品の温度が定格温度を超えてしまうことが懸念される。また、上記距離が200(mm)よりも大きいと、本体2と電源ユニット5との一体感が損なわれ、配線等も含めた組立性を低下させ、また小型化を妨げてしまう懸念がある。
【0122】
放熱面12側から本体2を見た図17の平面視で、電源ユニット5は、放熱フィン15が延びるY方向に対して直交するX方向に延在している。このため、放熱フィン15によって形成される空気の対流が、電源ユニット5における長手方向(X方向)に延びる側面全体に効率よく導かれ、電源ユニット5を効果的に空冷することができる。
【0123】
また、電源ユニット5は、放熱面12の中心を通る直線上(リブ17上)で放熱面12の直径方向に延在している。すなわち、円形の放熱面12上における最も長さを大きくとれる直径方向に沿って延在するように電源ユニット5を配置することで、電源ユニット5を本体2からはみ出させることなく、平面視で本体2の内側に電源ユニット5を収めることができる。この結果、LED照明器具1全体の小型化を図れ、また取り扱い性が向上する。
【0124】
電源ユニット5のケース50の例えば天板52上には、図示しない端子台が設けられる。図1には、その端子台を覆う端子台カバー71を示す。端子台は、ケース50内に収容された電源回路51がケーブルを通じて電気的に接続された端子を有する。
【0125】
電源回路51は、ケース50の底板部56に形成された切欠きまたは貫通孔、および本体2の中心に形成された貫通孔13aを通じて、図18に示すケーブル95によって、図7に示すLEDモジュール3のコネクタ33に接続されている。これにより、電源回路51からLEDモジュール3のLED素子32に電力が供給され、LED素子32が発光する。例えば、1つの電源回路51は、2つのLEDモジュール3に電力を供給する。ケーブル95は、例えばフロストなどによって覆い隠される。
【0126】
また、端子台に設けられた端子は、図示しないケーブルを通じて、商用電源などの外部電源と電気的に接続される。
【0127】
次に、LED照明器具1を、天井、あるいは天井から吊り下げられた昇降装置などに取り付けるための取付部材であるアーム6について説明する。
【0128】
アーム6は、本体2に対して取り付けられる。図4に示すように、本体2の放熱面12側において、リブ17の長手方向の両端よりも外周に、一対のアーム取付部75が設けられている。アーム取付部75は、板状に設けられ、放熱フィン15、16と同じZ方向に突出している。アーム取付部75には、ネジ孔76が形成されている。
【0129】
図1に示すように、アーム6は、電源ユニット5のケース50の天板部52に向き合わされる横板部61と、横板部61の長手方向の両端に一体に設けられ、横板部61の両端から下方に延在する一対の縦板部62とを有する。
【0130】
縦板部62には貫通孔64が形成されている。その貫通孔64を通して、ネジが本体2のアーム取付部75に形成されたネジ孔76にねじ込まれることで、アーム6は本体2に対して取り付けられる。アーム6は、本体2に対して着脱自在である。
【0131】
例えば体育館などの高天井に取り付けられる照明器具は大型で重量が大きい。そのため、そのような照明器具を天井に直接取り付けるためには、照明器具側の取付部の強度を確保するためにその取付部を厚くする必要がある、これは、照明器具全体の重量の増大をまねき、また重くなると施工も困難になる。
【0132】
これに対して、本実施形態では、天井や昇降装置などにはアーム6を取り付け、そのアーム6に対して本体2を吊り下げることで、天井などに対する取付部分の強度を確保しつつ、本体2の軽量化を図れる。アーム6の横板部61には、例えば2つの取付孔63が形成され、その取付孔63に対して、例えば天井から吊り下げられた昇降装置が取り付けられる。
【0133】
アーム6の縦板部62は、本体2に設けられたアーム取付部75の外面に対して面接触して重ね合わされる。これにより、本体2側からアーム6への熱伝導率を向上させることができ、アーム6を通じた放熱性を高めることができる。すなわち、アーム6を、LED照明器具1を天井などに取り付けるための取付部材としてだけではなく、放熱部材としても機能させることができる。
【0134】
アーム6の、横板部61及び縦板部62は、強度を確保する観点から例えば鉄などの金属板からなる。その金属板の表面に、金属板の材料よりも輻射率(放熱性)が高い皮膜91を形成することで、アーム6の放熱性をより高くすることができる。
【0135】
そのような皮膜91として、例えば樹脂膜を用いることができる。また、その樹脂膜の表面を粗面にすることで表面積を増大させて、アーム6の放熱性をより向上できる。なお、アーム6の金属板に例えばアルミニウム板を用いた場合には、その表面に黒色アルマイト処理を行って、酸化皮膜を放熱性(輻射率)を向上させる皮膜として形成してもよい。
【0136】
本体2のアーム取付部75は図4に示すように放熱フィン15、16に対して並列に設けられ、放熱フィン15、16に対して平行である。アーム取付部75に面接触して取り付けられたアーム6の縦板部62も放熱フィン15、16に対して平行である。すなわち、アーム6の縦板部62は、放熱フィン15間の隙間における外周側の開口を塞いでいない。
【0137】
そのような一対の縦板部62間をつなぐ横板部61は、電源ユニット5の上方の空間を、放熱フィン15が延びるY方向に対して直交してX方向に延在している。アーム6の横板部61は、電源ユニット5の下に位置する放熱フィン16よりも突出高さが高い放熱フィン15の上方の空間を遮っていない。
【0138】
このように、アーム6は放熱フィン15によって形成される空気の対流を妨げない方向に存在するため、LEDモジュール3から発生する熱の放熱性がアーム6によって損なわれない。むしろ、前述したように、アーム6を積極的に放熱体として使うことで、LED照明器具1全体の放熱性を高めている。
【0139】
なお、電源ユニット5は、ケース50を有さない構成であってもよく、電源回路51が放熱フィン上に支持されて放熱フィンに固定される構造であってもよい。
【0140】
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は意図していない。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。
【符号の説明】
【0141】
1…LED照明器具、2…本体、3…LEDモジュール、4…反射板、5…電源ユニット、6…アーム、11…光源取付面、12…放熱面、15、16…放熱フィン、21〜23…ボス、24,25…ネジ孔、31…基板、32…LED素子、36…配線パターン、41…第1の側面部、42…第2の側面部、45…光ガイド孔、48…反射膜、50…電源ケース、51…電源回路、55…電源ユニットの取付部、61…アームの横板部、62…アームの縦板部、91…皮膜、θ1…第1の角度、θ2…第2の角度
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、LED(Light Emitting Diode)を光源に用いたLED照明器具に関する。
【背景技術】
【0002】
LEDは、長寿命、低消費電力、耐衝撃性、高速応答性、高純度表示色、軽薄短小化の実現等の特徴から、産業分野のみならず一般照明用としても普及が進んでいる。LED照明器具において、大光量化、高効率化、光源サイズの縮小化などに伴い、高い放熱性が求められるようになってきており、例えば、放熱フィンを取り付けた構造が知られている(特許文献1)。特に、高天井などに取り付けられ大光束が要求される照明器具では、より高い放熱性が要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2010−3677号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、放熱性に優れたLED照明器具を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様によれば、光源取付面と、前記光源取付面の反対側に設けられた放熱面とを有する本体と、前記光源取付面に取り付けられたLED(Light Emitting Diode)モジュールと、前記光源取付面の反対側に突出して、前記放熱面に設けられた複数の放熱フィンと、前記放熱フィンに対して並列して前記本体に対して取り付けられた一対の縦板部と、前記一対の縦板部の間をつないで設けられ、前記放熱面上の空間を、前記放熱フィンが前記放熱面の面方向に延びる方向に対して交差して延在する横板部と、を有する取付部材と、を備えたことを特徴とするLED照明器具が提供される。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、放熱性に優れたLED照明器具が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】実施形態のLED照明器具の外観斜視図。
【図2】実施形態のLED照明器具の本体における光源取付面側の平面図。
【図3】同本体における放熱面側の平面図。
【図4】同本体における放熱面側の斜視図。
【図5】(a)は図3におけるA−A’方向から見た側面図であり、(b)は図3におけるB−B’断面図。
【図6】図3におけるC−C’方向から見た側面図。
【図7】実施形態のLED照明器具におけるLEDモジュールの平面図。
【図8】同LEDモジュールにおける配線パターンを例示する平面図。
【図9】実施形態のLED照明器具における反射板の平面図。
【図10】図9(a)におけるD−D’断面図。
【図11】複数のLEDモジュールの第1のレイアウトを示す平面図。
【図12】複数のLEDモジュールの第2のレイアウトを示す平面図。
【図13】(a)は図11に示す第1のレイアウトのLEDモジュールに重ね合わされた反射板の平面図であり、(b)は1つのLEDモジュール及びそれに重ね合わされた反射板の平面図。
【図14】図12に示す第2のレイアウトのLEDモジュールに重ね合わされた反射板の平面図。
【図15】図3に示す放熱面側の平面図に、放熱面の裏側に配置されたLEDモジュールを破線で重ねた平面図。
【図16】電源ユニットが本体に取り付けられた状態における、図6に対応する側面図。
【図17】図3に示す放熱面側の平面図に、電源ユニットを2点鎖線で重ねた平面図。
【図18】電源ユニットの内部の平面図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。
【0009】
図1は、実施形態のLED照明器具1の外観斜視図である。
【0010】
実施形態のLED照明器具1は、本体2と、LEDモジュール3(図7に示す)と、反射板4(図9(a)及び(b)に示す)と、電源ユニット5と、アーム6とを備えている。
【0011】
実施形態のLED照明器具1は、消費電力が例えば100W〜500Wの大型照明器具である。LED照明器具1は、取付部材であるアーム6を介して、例えば体育館などの高天井、あるいはその天井から吊り下げられた昇降装置などに取り付けられる。
【0012】
まず、本体2について説明する。
【0013】
図2は、本体2における光源取付面11側の平面図である。
図3は、本体2における光源取付面11の反対側の放熱面12側の平面図である。
図4は、本体2における放熱面12側の斜視図である。
図5(a)は、図3におけるA−A’方向から見た側面図である。
図5(b)は、図3におけるB−B’断面図である。
図6は、図3におけるC−C’方向から見た側面図である。
【0014】
本体2は、円形のプレート13を有する。そのプレート13における一方の面側は、浅底の皿状に形成され、その底面に図2に示す光源取付面11が形成されている。光源取付面11の外周縁部には、光源取付面11よりも図2において紙面手前側に突出する環状のリム14が設けられている。
【0015】
プレート13における他方の面は放熱面12として機能し、その放熱面12には複数の放熱フィン15、16が設けられている。
【0016】
本体2は、例えばアルミニウムまたはアルミニウムを主成分として含む金属をダイキャスト法で成型してなり、プレート13及び放熱フィン15、16は一体に設けられている。また、プレート13及び放熱フィン15、16を含む本体2の全表面は、放熱性を向上させるために、例えばアルマイト処理によりアルミニウムの酸化皮膜が形成されている。
【0017】
プレート13の中心には、貫通孔13aが形成されている。したがって、図2に示すように、光源取付面11は、貫通孔13aの周囲に環状に形成されている。
【0018】
光源取付面11における貫通孔13aの周辺には、例えば4つの突起状のボス21が設けられている。4つのボス21は、周方向に例えば90°間隔で配置されている。ボス21は、後述する反射板4を図14に示す第2のレイアウトに位置決めする第2の位置決め部として機能する。
【0019】
光源取付面11において、リム14の内周壁付近には、例えば12個の突起状のボス22が設けられている。12個のボス22は、周方向に例えば30°間隔で配置されている。ボス22は、後述する反射板4を図13に示す第1のレイアウトに位置決めする第1の位置決め部として機能する。
【0020】
さらに、ボス22よりも少し内周側の光源取付面11には、例えば4つの突起状のボス23が設けられている。図2において左側2つのボス23は周方向に例えば60°間隔で配置され、図2において下側2つのボス23は周方向に例えば120°間隔で配置され、図2において右側2つのボス23は周方向に例えば60°間隔で配置され、図2において上側2つのボス23は周方向に例えば120°間隔で配置されている。ボス23は、後述する反射板4を図14に示す第2のレイアウトに位置決めする第2の位置決め部として機能する。
【0021】
また、光源取付面11には、複数のネジ孔24、25が形成されている。ネジ孔24は、図11及び図13に示すように、それぞれ6個のLEDモジュール3及び反射板4を光源取付面11にネジ止めするために使われる。ネジ孔25は、図12及び図14に示すように、それぞれ4個のLEDモジュール3及び反射板4を光源取付面11にネジ止めするために使われる。
【0022】
次に、LEDモジュール3について説明する。
図7は、LEDモジュール3の平面図である。
【0023】
LEDモジュール3は、基板31と、基板31上に実装されたLED素子32とを有する。1枚の基板31上には、複数(図7に示す例では33個)のLED素子32が実装されている。複数のLED素子32は、例えば3つごとに集合して実装されている。また、基板31上には、コネクタ33が実装されている。
【0024】
LED素子32の素子基板(またはパッケージ基板)と、LEDモジュール3の基板31とは、熱膨張率が同じか、あるいは近いことが好ましい。例えば、LED素子32の素子基板がセラミック基板の場合には、基板31としてセラミック基板を用いることができる。
【0025】
あるいは、セラミック基板よりも安価な金属板を基板31として用いてもよい。本実施形態では、アルミニウムや銅に比べて、セラミック基板との間の熱膨張率差が小さい鉄の基板31を用いている。基板31は、略扇形の平面形状を有し、その中心角側の先端部には切欠き39が形成され、弧状の外周部には、2つの切欠き35が形成されている。
【0026】
その基板31の実装面は例えば樹脂等の絶縁膜で覆われ、その絶縁膜上に、図8において網掛けまたはグレーで示される配線パターン36が形成されている。図8において、配線パターン36上に実装されたLED素子32及びコネクタ33を1点鎖線で表す。また、配線パターン36を覆うように、基板31の最表面には、LED素子32が放出する光に対して反射性を有する例えば白色の樹脂膜が形成されている。この樹脂膜は絶縁性を有し、極性の異なる配線パターン36間を短絡させない。
【0027】
配線パターン36は、例えば銅材料からなる。図8において、配線パターン36間の絶縁部分は、白いライン状に示される。配線パターン36は、ライン状ではなく、ベタパターン状に形成され、基板31の面内で配線パターン36間の絶縁部分(白いライン状部分)よりも広い面積で形成されている。これにより、配線パターン36を介した、LED素子32の熱の放熱性を高めることができる。
【0028】
各LED素子32は、アノード側外部端子とカソード側外部端子とを有し、それら外部端子が配線パターン36に例えばはんだにより接合されている。本実施形態では、複数(例えば33個)のLED素子32及び1つのコネクタ33が、配線パターン36を介して電気的に直列接続されている。
【0029】
LED素子32は、光の放出面を基板31の実装面の反対側に向けて実装される。LED素子32は、発光層を含む半導体チップと、蛍光体粒子を含有した蛍光体層とを有している。例えば、蛍光体粒子が黄色光を発光する黄色蛍光体粒子とすると、GaN系材料である発光層からの青色光と、蛍光体層における波長変換光である黄色光との混合色として、白色または電球色の光が外部に放出される。なお、蛍光体層は、複数種の蛍光体粒子(例えば、赤色光を発光する赤色蛍光体粒子と、緑色光を発光する緑色蛍光体粒子)を含む構成であってもよい。
【0030】
LEDモジュール3は、LED素子32を実装した基板31の実装面の反対側の面(裏面)を、本体2の光源取付面11に接触させて、光源取付面11に取り付けられる。
【0031】
基板31には、一対の貫通孔34が形成されている。貫通孔34は、図2を参照して前述した、光源取付面11の放射方向に並んだ一対のネジ孔24、またはネジ孔24とは異なる位置で光源取付面11の放射方向に並んだ一対のネジ孔25のいずれかに位置合わせされる。そして、貫通孔34を通してネジがネジ孔24または25にねじ込まれることで、LEDモジュール3は光源取付面11に対して密着して固定される。これにより、LEDモジュール3から本体2への熱伝導性が高まる。LEDモジュール3の基板31は金属板であり、樹脂基板やセラミック基板よりも熱伝導がよい。
【0032】
本実施形態ではLEDモジュール3の個数を任意に選択して、光源取付面11に取り付けることができる。
【0033】
図11は、例えば6個のLEDモジュール3を光源取付面11に取り付けた第1のレイアウトを表す。
【0034】
光源取付面11の外形は円形に形成されている。6個のLEDモジュール3は、光源取付面11の中心のまわりの周方向に沿って等間隔で並べられている。
【0035】
この第1のレイアウトでは、各LEDモジュール3の貫通孔34は、光源取付面11に形成された図2に示すネジ孔24に位置合わせされる。そして、貫通孔34を通して図示しないネジがネジ孔24にねじ込まれて、LEDモジュール3は光源取付面11に固定される。
【0036】
図7に示すように、各LEDモジュール3の基板31の弧状の外周部に2つの切欠き35が形成されており、それぞれの切欠き35に、光源取付面11の外周側に設けられたボス22の付け根部分がはまり込む。これにより、光源取付面11のネジ孔24に対する、LEDモジュール3の貫通孔34の位置決めが容易になる。
【0037】
次に、図12は、上記第1のレイアウトよりもLEDモジュール3の数が少ない例えば4個のLEDモジュール3を光源取付面11に取り付けた第2のレイアウトを表す。
【0038】
4個のLEDモジュール3は、光源取付面11の中心のまわりの周方向に沿って等間隔で並べられている。
【0039】
この第2のレイアウトでは、各LEDモジュール3の貫通孔34は、第1のレイアウトのときに使われたネジ孔24とは異なるネジ孔25に位置合わせされる。そして、貫通孔34を通して図示しないネジがネジ孔25にねじ込まれて、LEDモジュール3は光源取付面11に固定される。
【0040】
各LEDモジュール3の先端部に形成された切欠き39(図7)に、光源取付面11の中心の周辺に設けられたボス21の付け根部分がはまり込む。さらに、各LEDモジュール3の弧状の外周部に形成された2つの切欠き35のうちの一方に、第1のレイアウトで使われたボス22よりも内周側に設けられたボス23の付け根部分がはまり込む。これにより、光源取付面11のネジ孔25に対する、LEDモジュール3の貫通孔34の位置決めが容易になる。
【0041】
複数のLEDモジュール3は光源取付面11の面方向に分割された状態で配置され、ネジの着脱により、それぞれのLEDモジュール3ごとに光源取付面11に対して着脱自在である。したがって、光源取付面11に取り付けるLEDモジュール3の数を簡単に変更することができ、LED照明器具1の使用目的などに応じて、光束(明るさ)を調整することができる。
【0042】
図11に示す第1のレイアウトのときにLEDモジュール3を位置決めする第1の位置決め部であるボス22と、図12に示す第2のレイアウトのときにLEDモジュール3を位置決めする第2の位置決め部であるボス21及び23とが共に、同じ本体2の光源取付面11に設けられている。
【0043】
したがって、第1のレイアウト用に設計された光源取付面を有する本体と、第2のレイアウト用に設計された光源取付面を有する本体とを別々に用意する必要がない。同じ設計の本体2を第1のレイアウトにも第2のレイアウトにも兼用できる。本体2の金型も1種類で済み、コストアップをまねかない。
【0044】
図11に示すように、第1のレイアウトのときには、第2のレイアウトで使われるボス21はLEDモジュール3よりも内周側に位置し、ボス23は、周方向で隣り合うLEDモジュール3間に位置し、6個のLEDモジュール3の第1のレイアウトでの配置を妨げない。
【0045】
逆に、図12に示すように、第2のレイアウトのときには、第1のレイアウトで使われるボス22は、LEDモジュール3よりも外周側に位置し、4個のLEDモジュール3の第2のレイアウトでの配置を妨げない。
【0046】
4個のLEDモジュール3を配置した第2のレイアウトは、6個のLEDモジュール3を配置した第1のレイアウトから、単に2個のLEDモジュール3を外しただけでなく、各LEDモジュール3の周方向の位置をずらしている。すなわち、4個のLEDモジュール3が、周方向に等間隔で並ぶように、6個のLEDモジュール3を配置した第1のレイアウトから各LEDモジュール3の周方向の位置をずらしている。
【0047】
複数のLEDモジュール3が周方向に等間隔に並ぶことで、発光部を周方向にムラなく均等に分布させることができる。これにより、既存の照明器具によく見られるような円形または環状に光る部分が見える違和感のない照明を実現できる。
【0048】
また、4個のLEDモジュール3を配置した第2のレイアウトでは、6個のLEDモジュール3を配置した第1のレイアウトのときよりも、各LEDモジュール3を光源取付面11の中心側に寄せている。
【0049】
すなわち、LEDモジュール3に実装されたLED素子32が光源取付面11の中心側に寄る。これにより、4個のLEDモジュール3の半径方向の位置を図11に示す第1のレイアウトと同じにした場合に比べて、隣り合うLEDモジュール3間でのLED素子32間の周方向の距離が小さくなり、光る部分を円形または環状に視認しやすくなる。
【0050】
以上説明したように、本実施形態では、6個のLEDモジュール3を配置した第1のレイアウトと、4個のLEDモジュール3を配置した第2のレイアウトとでは、各LEDモジュール3の光源取付面11上での周方向の位置および半径方向(放射方向)の位置を変えている。
【0051】
これにより、光源取付面11に配置するLEDモジュール3の数(光束)に応じた適切な発光部の面方向分布を実現できる。
【0052】
また、第1のレイアウトと第2のレイアウトとで、各LEDモジュール3の光源取付面11上での周方向の位置および半径方向の位置を変えることで、第1のレイアウトの位置決めに使うボス22と第2のレイアウトの位置決めに使うボス21及び23とを同じ光源取付面11に設けながらも、第1のレイアウトのときにはボス21及び23が邪魔にならず、第2のレイアウトのときにはボス22が邪魔にならない。
【0053】
次に、反射板4について説明する。
図9(a)は反射板4の表面の平面図であり、図9(b)は反射板4の裏面の平面図である。
図10は、図9(a)におけるD−D’拡大断面図である。
【0054】
反射板4の外形形状は、LEDモジュール3の基板31の外形形状とほぼ同じに形成されている。反射板4の外形形状は、一対の第1の側面部41と、一対の第2の側面部42と、弧状の外周部43とで囲まれた略五角形状に形成されている。また、反射板4の平面サイズも、LEDモジュール3の基板31の平面サイズとほぼ同じである。
【0055】
一対の第1の側面部41は、第1の角度θ1をなしている。一対の第1の側面部41によって形成されるコーナー部を、反射板4の先端部と定義する。その先端部は丸みを帯びている。
【0056】
第1の角度θ1は、一対の第1の側面部41を扇形の2本の半径とした場合における、その扇形の中心角の角度に対応する。本実施形態では、第1の角度θ1は略90°である。
【0057】
一対の第1の側面部41と、弧状の外周部43との間に、一対の第2の側面部42が設けられている。後述する図13または14に示すように反射板4が光源取付面11に取り付けられた状態で、第2の側面部42は、第1の側面部41から、光源取付面11の中心から遠ざかる方向に延びる。第1の側面部41と第2の側面部42とは、屈曲または湾曲したコーナー部を介してつながっている。第2の側面部42の長さは、第1の側面部41の長さよりも長い。
【0058】
一対の第2の側面部42は、第2の角度θ2をなしている。第2の角度θ2は、一対の第2の側面部42を扇形の2本の半径とした場合における、その扇形の中心角の角度に対応する。本実施形態では、第2の角度θ2は、略60°である。
【0059】
反射板4には、複数の光ガイド孔45が形成されている。光ガイド孔45は、反射板4を貫通している。また、図9(b)に示すように、反射板4の裏面における先端部の近くには、凹部48が形成されている。
【0060】
後述するように、光ガイド孔45からLEDモジュール3のLED素子32を臨ませ、且つ凹部48に、LEDモジュール3のコネクタ33を収めた状態で、反射板4はLEDモジュール3に重ね合わされる。
【0061】
また、図10の断面図に示すように、光ガイド孔45の内壁面は、反射板4の裏面側から表面側に向かうにしたがって孔径が拡がったテーパー面となっている。後述するように、反射板4が、光源取付面11に取り付けられたLEDモジュール3に重ね合わされた状態で、光ガイド孔45の内壁面は、光源取付面11側から遠ざかるにつれて孔径が拡がったテーパー面となっている。
光ガイド孔45の内壁面は、テーパー面に限らず、放物面等の曲面、それらの組み合わせ、あるいは光源取付面11に対して垂直な面とテーパー面との組み合わせ、あるいは傾斜角度の異なるテーパー面どうしの組み合わせであってもよい。また、光ガイド孔45にレンズをはめ込んでもよい。光ガイド孔45の内壁面の設計や、レンズを使うことで、光の配光角を所望に制御できる。
【0062】
反射板4は、LED素子32から放出される光に対する反射性を有する白色樹脂の成型品であり、第1の側面部41、第2の側面部42および弧状の外周部43は一体に設けられている。
【0063】
反射板4において、少なくとも光ガイド孔45の内壁面には、反射膜48(図10)が形成されている。反射膜48は、LED素子32から放出される光に対する反射性を有し、光ガイド孔45の内壁面は反射面として機能する。反射膜48として、例えば蒸着法により形成されたアルミニウム膜を用いることができる。あるいは、反射膜48として、アルミニウム以外の金属膜を用いてもよい。
【0064】
また、反射板4には、2つの貫通孔46が形成されている。この貫通孔46は、前述したLEDモジュール3の基板31に形成された貫通孔34に合わされ、基板31と反射板4とは共通のネジで、光源取付面11に共締めされる。
【0065】
本実施形態では、前述したように、複数のLEDモジュール3が光源取付面11の面方向に分割した状態で取り付けられるが、これに合わせて、反射板4も光源取付面11の面方向に分割した状態で光源取付面11上にレイアウトすることができる。
【0066】
複数のLEDモジュール3は外形形状及び外形サイズを含めた構造が同じであり、複数の反射板4も外形形状及び外形サイズを含めた構造が同じである。そして、個々の反射板4は、個々のLEDモジュール3と、外形形状及び外形サイズが近似して形成されている。
【0067】
図13(a)は、図11に示した6個のLEDモジュール3を光源取付面11に取り付けた第1のレイアウトにおける反射板4のレイアウトを表す。
【0068】
6個のLEDモジュール3のそれぞれに対して6個の反射板4のそれぞれが重ね合わされる。各反射板4の貫通孔46は、各LEDモジュール3の貫通孔34に位置合わせされる。そして、各LEDモジュール3の貫通孔34は、光源取付面11に形成された図2に示すネジ孔24に位置合わせされている。
【0069】
したがって、反射板4の貫通孔46及びLEDモジュール3の貫通孔34を通して図示しないネジがネジ孔24にねじ込まれることで、反射板4及びLEDモジュール3は光源取付面11に固定される。すなわち、LEDモジュール3と反射板4とは、共通のネジによって光源取付面11に対して共締め固定される。
【0070】
図13(b)は、1個のLEDモジュール3に重ね合わされた状態の1個の反射板4の拡大平面図を表す。
【0071】
反射板4に形成された光ガイド孔45は、LEDモジュール3におけるLED素子32が実装された位置に合わされる。1つの光ガイド孔45からは、例えば3つのLED素子32が露出される。
【0072】
前述したように、光ガイド孔45の内壁面には反射膜48が形成されている。また、反射板4において、光源取付面11に対する反対側の表面にも反射膜が形成されている。なお、反射板4自体の材料も、LED素子32から放出される光に対して反射性を有する白色樹脂である。この反射板4によって、LED素子32から放出された光は配光制御される。
【0073】
図13(a)に示す第1のレイアウトにおいて、6個の反射板4は、6個のLEDモジュール3のレイアウトに合わせて、光源取付面11の中心のまわりの周方向に沿って等間隔で並べられている。
【0074】
各反射板4の弧状の外周部43に形成された2つの切欠き44(図9(a)及び(b))に、光源取付面11の外周側に設けられたボス22がはまり込む。これにより、光源取付面11に対する反射板4の位置決めが容易になる。
【0075】
次に、図14は、図12に示した4個のLEDモジュール3を光源取付面11に取り付けた第2のレイアウトにおける反射板4のレイアウトを表す。
【0076】
4個のLEDモジュール3のそれぞれに対して4個の反射板4のそれぞれが重ね合わされる。各反射板4の貫通孔46は、各LEDモジュール3の貫通孔34に位置合わせされる。この第2のレイアウトでは、各LEDモジュール3の貫通孔34は、第1のレイアウトに使われたネジ孔24ではなく、ネジ孔25に位置合わせされている。
【0077】
そして、反射板4の貫通孔46及びLEDモジュール3の貫通孔34を通して図示しないネジがネジ孔25にねじ込まれることで、反射板4及びLEDモジュール3は光源取付面11に固定される。すなわち、LEDモジュール3と反射板4とは、共通のネジによって光源取付面11に対して共締め固定される。
【0078】
この図14に示す第2のレイアウトにおいて、4個の反射板4は、4個のLEDモジュール3のレイアウトに合わせて、光源取付面11の中心のまわりの周方向に沿って等間隔で並べられている。
【0079】
第2のレイアウトでは、各反射板4の外周部43に形成された2つの切欠き44のうちの一方に、第1のレイアウトのときの位置決め用のボス22よりも内周側に設けられたボス23がはまり込む。これにより、第2のレイアウトにおいても、光源取付面11に対する反射板4の位置決めが容易になる。
【0080】
複数の反射板4は、LEDモジュール3に合わせて、光源取付面11の面方向に分割された状態で配置され、ネジの着脱により、それぞれの反射板4ごとに光源取付面11に対して着脱自在である。したがって、光源取付面11に取り付けるLEDモジュール3の数の変更及びレイアウト変更に柔軟に対応することができる。
【0081】
結果として、LED照明器具1の使用目的などに応じて、LEDモジュール3及び反射板4の数やレイアウトを変えることで、光束(明るさ)や配光を調整することができ、汎用性の高いLED照明器具1を提供できる。
【0082】
反射板4においても、LEDモジュール3のレイアウトに合わせて、図13に示す第1のレイアウトと、図14に示す第2のレイアウトとでは、光源取付面11上での周方向の位置および半径方向(放射方向)の位置を変えている。
【0083】
図14に示す第2のレイアウトでは、図13に示す第1のレイアウトよりも、反射板4が光源取付面11の中心に寄っている。これを可能にするために、図9(a)を参照して前述したように、各反射板4の側面に、相対的に開き角度に大小をもたせた一対の第1の側面部41と一対の第2の側面部42を設けている。すなわち、一対の第1の側面部41間のなす第1の角度θ1は、一対の第2の側面部42間のなす第2の角度θ2よりも大きい。
【0084】
したがって、周方向で隣り合う反射板4間における第1の側面部41間の距離は、図13に示す第1のレイアウトでは第2の側面部42間の距離よりも大きく、図14に示す第2のレイアウトでは第2の側面部42間の距離よりも小さい。
【0085】
このため、光源取付面11の周方向に密に反射板4が並んだ第1のレイアウトよりも、反射板4の数を減らして且つ光源取付面11の中心側に寄せた第2のレイアウトでは、中心周辺で複数の反射板4を周方向により接近させることができる。この結果、隣り合う反射板4間においてLED素子32が臨む光ガイド孔45間の周方向の距離が小さくなり、光る部分を円形または環状に視認しやすくなる。
【0086】
また、図13に示す第1のレイアウトのときには、第2のレイアウトで使われるボス23は、周方向で隣り合う反射板4間に位置して、反射板4の第1のレイアウトでの配置を妨げない。
【0087】
逆に、図14に示す第2のレイアウトのときには、第1のレイアウトで使われるボス22は、反射板4よりも外周側に位置し、反射板4の第2のレイアウトでの配置を妨げない。また、光源取付面11の中心付近に設けられたボス21は、第2のレイアウトのときには、反射板4の先端部の下に隠れる。
【0088】
本体2において光源取付面11側には、図2において2点鎖線で表す透明板26が取り付けられる。透明板26は、LED素子32から放出される光に対する透過性を有し、例えばアクリル板を用いることができる。
【0089】
透明板26は、本体2のリム14の一部に形成されたネジ孔14aにネジ止めされる。透明板26と、光源取付面11に取り付けられた反射板4の表面との間には隙間が形成される。このため、光源側と透明板26との間に空気層(断熱層)が介在され、光源側の熱が透明板26に伝導するのを抑制できる。この結果、透明板26の熱による伸縮や変形を抑制することができる。また、透明板26が熱膨張や収縮しても、反射板4と透明板26とは接触していないため擦れない。このため、軽く、機械的に弱い透明板26に傷がつくのを回避できる。したがって、その傷によって光の透過が阻害されることもない。
【0090】
次に、本体2のプレート13における光源取付面11の反対側の構造について説明する。
【0091】
プレート13において、光源取付面11の反対側には、図3、4に示す放熱面12が設けられ、その放熱面12上には、複数の放熱フィン15、16が設けられている。
【0092】
複数の放熱フィン15、16は、放熱面12に対して垂直(この方向を図4においてZ方向として表す)に、光源取付面11の反対側に突出している。また、図4において、Z方向に対して直交するXY平面は、放熱面12に対して平行な面を表す。X方向及びY方向は、互いに直交する。そして、すべての放熱フィン15、16は、同じ方向であるY方向に延びている。
【0093】
なお、図1、3、15、17に表したX方向、Y方向、Z方向は、図4におけるX方向、Y方向、Z方向に対応する。
【0094】
放熱面12側を見た図3に示す平面視で、複数の放熱フィン15のY方向の外周側の端部は、プレート13からはみ出していない。また、その平面視にて、複数の放熱フィン15の外周側の端部をつなぐ線は円を描く。
【0095】
また、放熱面12上には、プレート13の中心に形成された貫通孔13aから直径方向に延びる2つのリブ17が設けられている。2つのリブ17は、プレート13の中心(貫通孔13aの中心)から互いに逆方向に延び、且つ複数の放熱フィン15、16が延びるY方向に対して直交するX方向に延びている。複数の放熱フィン15、16を含む放熱面12側の構造は、リブ17に対して線対称の関係になっている。
【0096】
図4に示すように、リブ17の側面の近くに設けられた放熱フィン16は、その放熱フィン16をY方向に挟む位置関係で設けられた放熱フィン15よりも高さ(放熱面12からの突出高さ)が低くなっている。また、貫通孔13aの周辺には放熱フィン15、16が設けられていない。したがって、放熱面12側には、リブ17が延びる直径方向に沿って、周辺の放熱フィン15の上面よりもくぼんだ空間58が形成されている。その空間58の上には、後述する図16に示すように、電源ユニット5が設けられる。
【0097】
その空間58を、Y方向の両側から挟んで、空間58の下に設けられた放熱フィン16及びリブ17よりも突出高さが高い複数の放熱フィン15が設けられている。
【0098】
本実施形態では、一部の放熱フィン16の高さを低くして上記空間58を形成することで、その空間58を電源ユニット5の配置に利用している。放熱フィンが低くなると、放熱性が低下する。そこで、空間58のY方向の両側に設けられた放熱フィン15における空間58側の一部分15aを他の部分よりも高くして、空間58周辺の放熱性の向上を図っている。
【0099】
放熱フィン15における空間58側の一部分15aだけを他の部分よりも高くすることで、コスト及び重量の増加を抑えつつ、低い放熱フィン16が設けられた領域の放熱性を助長することができる。
【0100】
また、その突出高さが高い部分15a上に、後述する電源ユニット5を支持させることで、電源ユニット5を、放熱面12の反対側に設けられたLEDモジュール3から、より遠ざけることができる。これにより、LEDモジュール3側から電源ユニット5に伝わる熱を抑制することができる。
【0101】
また、図15に示すように、複数の放熱フィン15、16の間隔は一定ではなく、LEDモジュール3側の配置に応じて、放熱フィン15、16の間隔が相対的に狭い領域と、相対的に広い領域とが混在する。
【0102】
図15は、放熱面12の反対側の光源取付面11に配置されたLEDモジュール3を破線で放熱面12側に重ねて図示した平面図である。突出高さが低い放熱フィン16の裏側に配置された2つのLEDモジュール3を図示している。
【0103】
外形が円形の本体2において、内周側は、外周側に比べて外気との熱交換効率が低く、相対的に高温になりやすい。また特に、その内周側において、放熱フィン16の突出高さが低くなっている領域100(図15において2点鎖線で表す)にて高温になりやすい。
【0104】
そこで、本実施形態では、その領域100に設けられた放熱フィン16、およびその放熱フィン16に連続してY方向に延びる放熱フィン15bを最も密に配置している。したがって、領域100の放熱フィン16間の間隔、およびその放熱フィン16につながる放熱フィン15b間の間隔が最も狭くなっている。
【0105】
放熱フィンを密に配置し、放熱フィンの間隔を狭くすることは、放熱フィンの数の増大によるコスト及び重量の増大につながる。そのため、本実施形態では、放熱面12側で相対的に高温になり、より高い放熱性を必要とされる箇所だけに放熱フィンの密な配置を制限している。これにより、コスト及び重量の増加を抑えつつ、効率的な放熱設計を行える。
【0106】
なお、プレート13の中心(貫通孔13aの中心)の周辺には、LED素子32が配置されないため、その中心の周辺には放熱フィンを設けていない。すなわち、熱設計上必要性の低い放熱フィンを省くことで、低コスト化及び軽量化を実現している。
【0107】
次に、電源ユニット5について説明する。
【0108】
図16は、電源ユニット5が本体2に取り付けられた状態における、図6に対応する側面図である。
図17は、図3に示す放熱面12側の平面図に、電源ユニット5を2点鎖線で重ねた平面図である。
図18は、電源ユニット5におけるケース50の内部の平面図である。
【0109】
電源ユニット5は、例えば3つのバー形状の電源回路51と、これら電源回路51を覆う金属製のケース50とを有する。
【0110】
ケース50は、天板部52と、一対の側板部53と、一対の取付部55と、一対の端板部54と、底板部56とを有する。
【0111】
ケース50は、本体2の放熱面12側に形成された前述した空間58の上方に配置される。その状態で、天板部52、底板部56および取付部55は放熱面12に対して略平行になり、端板部54は放熱面12に対して略垂直になる。側板部53は、天板部52及び取付部55に対して傾斜して、天板部52と取付部55との間に設けられている。端板部54は、ケース50の長手方向の端に設けられている。
【0112】
3つの電源回路51のうち、1つは天板部52の裏に例えばネジ止めにより取り付けられる。他の2つの電源回路51のそれぞれは、一対の側板部53のそれぞれの裏に例えばネジ止めにより取り付けられる。
【0113】
ここで、参考例として、放熱面12に対して平行な面内に3つの電源回路を平行に並べたレイアウトを考える。この場合、真ん中の1本は本体2の中心を通る直径方向に沿って配置することができるが、その両側の2本は本体2の中心を通らない方向に延び、端部が本体2からはみ出す可能性がある。これは、照明器具全体の平面サイズの小型化や取り扱いの妨げになりうる。
【0114】
これに対して、実施形態のように、3つの電源回路51のうち1つを放熱面12に対して平行に設置される天板部52に取り付け、他の2つを天板部52に対して傾斜した側板部53に取り付けることで、3つの電源回路51を直径方向に延びるリブ17上に密集させて配置することができる。このため、3つのバー形状の電源回路51を平面視で本体2からはみ出させることなく設置することができ、結果として電源ユニット5全体を平面視で本体2の内側に収めることができる。これにより、LED照明器具1全体の小型化や取り扱い性の向上を図れる。
【0115】
ケース50には一対の側板部53が設けられ、一対の側板部53のそれぞれの下端部から、放熱フィン15、16が延びるY方向に一対の取付部55が張り出している。また、取付部55は、ケース50の長手方向(X方向)に延在している。
【0116】
取付部55は、放熱フィン15における他の部分よりも突出高さが高くされた部分15aの上に支持される。その部分15aのうちの例えば6本には、図3に示すように、ネジ孔81が形成されている。図3に示す平面視にて、リブ17を挟んだ一方の領域に3個のネジ孔81が存在し、他方の領域に3個のネジ孔81が存在する。それら3個のネジ孔81は、リブ17に対して線対称の関係で位置している。リブ17を挟んだ一方の領域に設けられた3つのネジ孔81はX方向に等間隔で並んでいる。そのうちの真ん中に位置するネジ孔81は、本体2の中心を通る直線上に位置している。リブ17を挟んだ他方の領域に設けられた3つのネジ孔81もX方向に等間隔で並び、そのうちの真ん中に位置するネジ孔81は、本体2の中心を通る直線上に位置している。
【0117】
ネジ孔81が形成された放熱フィン15の部分15a上に支持されたケース50の取付部55は、ネジ孔81に対してねじ込まれるネジ57(図17に図示)によって、放熱フィン15に対して固定される。図17に示す例では、6つのネジ孔81のうち、平面視で三角形を形作る関係にある3つのネジ孔81に対してネジ57を締結している。すなわち、ケース50は、放熱フィン15に対して3点で固定されている。
【0118】
その状態で、取付部55よりも内側にあるケース50の底板部56は、放熱フィン15よりも低い放熱フィン16の上方に位置する。すなわち、ケース50の底板部56は、放熱フィン16に対して離間しており、その底板部56と放熱フィン16との間には空間58が存在する。すなわち、ケース50内に収容された3つの電源回路51は、他の放熱フィン15よりも低い放熱フィン16の上に空間58を隔てて設けられている。
【0119】
このため、LEDモジュール3側からの熱が放熱フィン16を通じて電源回路11に伝わるのを抑制することができる。すなわち、本実施形態では、LEDモジュール3が取り付けられた本体2と、電源ユニット5とを一体化して、LED照明器具1全体の小型化を図りつつ、電源ユニット5の放熱性は損なわれない。
【0120】
放熱フィン15において、ケース50の取付部55が支持される部分15aを他の部分よりも高くすることで、放熱フィン15全体の高さ増大によるコスト及び重量の増加を抑えつつ、電源ユニット5をLEDモジュール3に対してより遠ざけることができ、電源ユニット5の放熱に有利となる。
【0121】
LEDモジュール3が取り付けられる光源取付面11と、電源ユニット5のケース50の底板部56との間の距離は、80(mm)〜200(mm)が好ましい。その距離が80(mm)より小さいと、電源回路51の電子部品の温度が定格温度を超えてしまうことが懸念される。また、上記距離が200(mm)よりも大きいと、本体2と電源ユニット5との一体感が損なわれ、配線等も含めた組立性を低下させ、また小型化を妨げてしまう懸念がある。
【0122】
放熱面12側から本体2を見た図17の平面視で、電源ユニット5は、放熱フィン15が延びるY方向に対して直交するX方向に延在している。このため、放熱フィン15によって形成される空気の対流が、電源ユニット5における長手方向(X方向)に延びる側面全体に効率よく導かれ、電源ユニット5を効果的に空冷することができる。
【0123】
また、電源ユニット5は、放熱面12の中心を通る直線上(リブ17上)で放熱面12の直径方向に延在している。すなわち、円形の放熱面12上における最も長さを大きくとれる直径方向に沿って延在するように電源ユニット5を配置することで、電源ユニット5を本体2からはみ出させることなく、平面視で本体2の内側に電源ユニット5を収めることができる。この結果、LED照明器具1全体の小型化を図れ、また取り扱い性が向上する。
【0124】
電源ユニット5のケース50の例えば天板52上には、図示しない端子台が設けられる。図1には、その端子台を覆う端子台カバー71を示す。端子台は、ケース50内に収容された電源回路51がケーブルを通じて電気的に接続された端子を有する。
【0125】
電源回路51は、ケース50の底板部56に形成された切欠きまたは貫通孔、および本体2の中心に形成された貫通孔13aを通じて、図18に示すケーブル95によって、図7に示すLEDモジュール3のコネクタ33に接続されている。これにより、電源回路51からLEDモジュール3のLED素子32に電力が供給され、LED素子32が発光する。例えば、1つの電源回路51は、2つのLEDモジュール3に電力を供給する。ケーブル95は、例えばフロストなどによって覆い隠される。
【0126】
また、端子台に設けられた端子は、図示しないケーブルを通じて、商用電源などの外部電源と電気的に接続される。
【0127】
次に、LED照明器具1を、天井、あるいは天井から吊り下げられた昇降装置などに取り付けるための取付部材であるアーム6について説明する。
【0128】
アーム6は、本体2に対して取り付けられる。図4に示すように、本体2の放熱面12側において、リブ17の長手方向の両端よりも外周に、一対のアーム取付部75が設けられている。アーム取付部75は、板状に設けられ、放熱フィン15、16と同じZ方向に突出している。アーム取付部75には、ネジ孔76が形成されている。
【0129】
図1に示すように、アーム6は、電源ユニット5のケース50の天板部52に向き合わされる横板部61と、横板部61の長手方向の両端に一体に設けられ、横板部61の両端から下方に延在する一対の縦板部62とを有する。
【0130】
縦板部62には貫通孔64が形成されている。その貫通孔64を通して、ネジが本体2のアーム取付部75に形成されたネジ孔76にねじ込まれることで、アーム6は本体2に対して取り付けられる。アーム6は、本体2に対して着脱自在である。
【0131】
例えば体育館などの高天井に取り付けられる照明器具は大型で重量が大きい。そのため、そのような照明器具を天井に直接取り付けるためには、照明器具側の取付部の強度を確保するためにその取付部を厚くする必要がある、これは、照明器具全体の重量の増大をまねき、また重くなると施工も困難になる。
【0132】
これに対して、本実施形態では、天井や昇降装置などにはアーム6を取り付け、そのアーム6に対して本体2を吊り下げることで、天井などに対する取付部分の強度を確保しつつ、本体2の軽量化を図れる。アーム6の横板部61には、例えば2つの取付孔63が形成され、その取付孔63に対して、例えば天井から吊り下げられた昇降装置が取り付けられる。
【0133】
アーム6の縦板部62は、本体2に設けられたアーム取付部75の外面に対して面接触して重ね合わされる。これにより、本体2側からアーム6への熱伝導率を向上させることができ、アーム6を通じた放熱性を高めることができる。すなわち、アーム6を、LED照明器具1を天井などに取り付けるための取付部材としてだけではなく、放熱部材としても機能させることができる。
【0134】
アーム6の、横板部61及び縦板部62は、強度を確保する観点から例えば鉄などの金属板からなる。その金属板の表面に、金属板の材料よりも輻射率(放熱性)が高い皮膜91を形成することで、アーム6の放熱性をより高くすることができる。
【0135】
そのような皮膜91として、例えば樹脂膜を用いることができる。また、その樹脂膜の表面を粗面にすることで表面積を増大させて、アーム6の放熱性をより向上できる。なお、アーム6の金属板に例えばアルミニウム板を用いた場合には、その表面に黒色アルマイト処理を行って、酸化皮膜を放熱性(輻射率)を向上させる皮膜として形成してもよい。
【0136】
本体2のアーム取付部75は図4に示すように放熱フィン15、16に対して並列に設けられ、放熱フィン15、16に対して平行である。アーム取付部75に面接触して取り付けられたアーム6の縦板部62も放熱フィン15、16に対して平行である。すなわち、アーム6の縦板部62は、放熱フィン15間の隙間における外周側の開口を塞いでいない。
【0137】
そのような一対の縦板部62間をつなぐ横板部61は、電源ユニット5の上方の空間を、放熱フィン15が延びるY方向に対して直交してX方向に延在している。アーム6の横板部61は、電源ユニット5の下に位置する放熱フィン16よりも突出高さが高い放熱フィン15の上方の空間を遮っていない。
【0138】
このように、アーム6は放熱フィン15によって形成される空気の対流を妨げない方向に存在するため、LEDモジュール3から発生する熱の放熱性がアーム6によって損なわれない。むしろ、前述したように、アーム6を積極的に放熱体として使うことで、LED照明器具1全体の放熱性を高めている。
【0139】
なお、電源ユニット5は、ケース50を有さない構成であってもよく、電源回路51が放熱フィン上に支持されて放熱フィンに固定される構造であってもよい。
【0140】
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は意図していない。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。
【符号の説明】
【0141】
1…LED照明器具、2…本体、3…LEDモジュール、4…反射板、5…電源ユニット、6…アーム、11…光源取付面、12…放熱面、15、16…放熱フィン、21〜23…ボス、24,25…ネジ孔、31…基板、32…LED素子、36…配線パターン、41…第1の側面部、42…第2の側面部、45…光ガイド孔、48…反射膜、50…電源ケース、51…電源回路、55…電源ユニットの取付部、61…アームの横板部、62…アームの縦板部、91…皮膜、θ1…第1の角度、θ2…第2の角度
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源取付面と、前記光源取付面の反対側に設けられた放熱面とを有する本体と、
前記光源取付面に取り付けられたLED(Light Emitting Diode)モジュールと、
前記光源取付面の反対側に突出して、前記放熱面に設けられた複数の放熱フィンと、
前記放熱フィンに対して並列して前記本体に対して取り付けられた一対の縦板部と、前記一対の縦板部の間をつないで設けられ、前記放熱面上の空間を、前記放熱フィンが前記放熱面の面方向に延びる方向に対して交差して延在する横板部と、を有する取付部材と、
を備えたことを特徴とするLED照明器具。
【請求項2】
前記取付部材の前記縦板部は、前記本体に対して面接触して取り付けられていることを特徴とする請求項1記載のLED照明器具。
【請求項3】
前記取付部材は、
金属板と、
前記金属板の表面に形成され、前記金属板の材料よりも輻射率が高い皮膜と、
を有することを特徴とする請求項1または2に記載のLED照明器具。
【請求項4】
前記放熱フィン上に設けられた電源ユニットをさらに備え、
前記アームの前記横板部は、前記電源ユニットの上方で延在し、前記放熱フィンの上方の空間を遮蔽していないことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のLED照明器具。
【請求項1】
光源取付面と、前記光源取付面の反対側に設けられた放熱面とを有する本体と、
前記光源取付面に取り付けられたLED(Light Emitting Diode)モジュールと、
前記光源取付面の反対側に突出して、前記放熱面に設けられた複数の放熱フィンと、
前記放熱フィンに対して並列して前記本体に対して取り付けられた一対の縦板部と、前記一対の縦板部の間をつないで設けられ、前記放熱面上の空間を、前記放熱フィンが前記放熱面の面方向に延びる方向に対して交差して延在する横板部と、を有する取付部材と、
を備えたことを特徴とするLED照明器具。
【請求項2】
前記取付部材の前記縦板部は、前記本体に対して面接触して取り付けられていることを特徴とする請求項1記載のLED照明器具。
【請求項3】
前記取付部材は、
金属板と、
前記金属板の表面に形成され、前記金属板の材料よりも輻射率が高い皮膜と、
を有することを特徴とする請求項1または2に記載のLED照明器具。
【請求項4】
前記放熱フィン上に設けられた電源ユニットをさらに備え、
前記アームの前記横板部は、前記電源ユニットの上方で延在し、前記放熱フィンの上方の空間を遮蔽していないことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のLED照明器具。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【公開番号】特開2013−4168(P2013−4168A)
【公開日】平成25年1月7日(2013.1.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−130477(P2011−130477)
【出願日】平成23年6月10日(2011.6.10)
【出願人】(000003757)東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年1月7日(2013.1.7)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年6月10日(2011.6.10)
【出願人】(000003757)東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Fターム(参考)】
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