JP6432804B2

JP6432804B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP6432804B2
Application number: JP2017147974A
Authority: JP
Inventors: 松田　良太郎; 良太郎松田; 義郎岡; 鈴木　勝也; 勝也鈴木
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2017-07-31
Publication date: 2018-12-05
Anticipated expiration: 2034-01-31
Also published as: JP2017208356A

Description

本発明の実施形態は、発光素子を光源とする照明装置に関する。

従来、例えば建造物等を照明するための投光器として用いられる照明装置がある。このような照明装置では、発光素子としてのＬＥＤの性能の向上により、今までのＨＩＤランプに代えてＬＥＤを光源に用いたものがある。

ＬＥＤを光源とする照明装置では、ＬＥＤが発生する熱を放熱体で放熱する構造が採られているが、ＬＥＤの光出力に応じて発生する熱量も異なるため、その熱量に応じた放熱性能を有する放熱体が用いられている。また、ＬＥＤから出射される光の配光を制御するために、必要な配光の反射体が用いられている。そのため、異なる光出力と異なる配光との組み合わせに応じて複数種類の照明装置が用意される。

特開２０１３−１１４９１６号公報

異なる光出力や配光との組み合わせに応じて複数種類の照明装置を用意する場合、共通の構造を利用することが容易でなく、その種類毎に専用の照明装置を用意しなければならないことがある。

本発明が解決しようとする課題は、共通の構造を利用しつつ、異なる光出力や配光に対応できる照明装置を提供することである。

実施形態の照明装置は、前後に開口する複数の開口部を有する本体と；発光素子を用いた光源部、およびこれら光源部を前面側に配置するとともに背面側に放熱体を有し、前記本体の前記開口部の背面側から配設された光源ユニットと；前記本体の前記開口部の前面側に前記本体の開口部形成領域から前記本体の前面側方向に向けて本体よりも突出して配設されるとともに前記光源部それぞれに対向し配設され配光制御する前複数の円筒状の反射体と；前後に開口を有する円筒状であり、前記反射体の前面側であるとともに前方開口側に配設される透光カバーを有しているとともに、後方側開口を前記本体に取付け前記複数の反射体を一体に収容するケースと；を有している。

本発明によれば、共通本体を共通の構造として利用することが期待できる。

第１の実施形態を示す狭角配光の照明装置の分解状態の斜視図である。同上照明装置の前側から見た斜視図である。同上照明装置の後側から見た斜視図である。同上照明装置の光制御ユニットの分解状態の斜視図である。同上照明装置の断面図である。同上中角配光の照明装置の前側から見た斜視図である。同上照明装置の断面図である。同上広角配光の照明装置の前側から見た斜視図である。同上照明装置の断面図である。第２の実施形態の照明装置を示す放熱体の斜視図である。同上放熱体における冷却空気の流れを示し、(a)は比較例１の側面図、(b)は比較例２の側面図、(c)本実施形態の側面図である。同上比較例１、２、および本実施形態の温度を測定した結果を示すグラフである。

以下、第１の実施形態を、図１ないし図９を参照して説明する。

図１ないし図３は、照明器具10として投光器を示す。この照明装置10は、共通本体11、共通本体11の後部側に配置される光源ユニット12、共通本体11の前部側に配置される光制御ユニット13、共通本体11を支持する固定台14、および固定台14に配置される電源ユニット15を備えている。そして、共通本体11、光源ユニット12および光制御ユニット13によって、投光器本体である灯体16が構成されている。

そして、共通本体11は、例えばアルミダイカストによって形成されている。この共通本体11は、円筒状の枠部20を有し、この枠部20の内側に前後に開口する開口部21が形成されている。

図５に示すように、枠部20の後側には光源ユニット12を取り付ける後側共通取付部22が形成されている。後側共通取付部22は枠部20の後面に形成された八角形状の窪み部23を有し、窪み部23に複数の取付孔が形成されている。

枠部20の前側には光制御ユニット13を取り付ける前側共通取付部24が形成されている。前側共通取付部24は枠部20の前面に形成された円環状の窪み部25を有し、窪み部25に複数の取付孔26が形成されている。さらに、前側共通取付部24は、枠部20の内側に、それぞれ取付孔27を有する複数のボス28を有している。

図１に示すように、枠部20の内側の後部側には枠部20の補強用の支え部29が一体に形成されている。この支え部29は中央のリング部30、およびこのリング部30と枠部20とを接続する複数の接続部31を備えている。そして、リング部30の内側、リング部30と接続部31と枠部20との間に開口部21が開口されている。

枠部20の左右方向（幅方向）両側には固定台14に連結される円筒状の軸部32が突設されている。

また、光源ユニット12は、複数の光源部35、およびこれら光源部35が取り付けられた放熱体36を備えている。

光源部35は、基板37、および基板37の前面に複数の発光素子としてのＬＥＤ38を実装した発光部39を備えている。光源部35は、ＣＯＢ（Chip On Board）モジュールによって構成されている。基板37は、ねじで放熱体36の前面に固定されて熱的に接続されている。そして、本実施形態では、放熱体36の前面中央部に１つの光源部35が配置され、中央の光源部35を囲むように放熱体36の前面周辺部に６つの光源部35が配置されているが、このような配置形態に限られるものではない。

放熱体36は、５０〜２５０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する例えばアルミニウムやマグネシウム等の金属材料で形成されている。放熱体36は、ベース40、およびベース40の後面から突出する複数の放熱フィン41を備えている。ベース40は、八角形状の平板状に形成されている。ベース40の厚さは、８〜１５ｍｍ、好ましくは９〜１１ｍｍとしている。ベース40には、ベース40の前後に貫通する配線孔40aが形成されている。ベース40の前面に複数の光源部35が取り付けられている。ベース40の後面に複数の溝が上下方向（縦方向）に沿って形成され、これら溝に放熱フィン41の前端が圧入されて固定されている。複数の放熱フィン41は、ベース40に上下方向に沿って配置され、左右方向に隣接する放熱フィン41間に空気が流通する間隔があけられている。放熱フィン41間の間隔は、６〜１０ｍｍ、好ましくは７〜９ｍｍとしている。

放熱体36の周辺部すなわちベース40の周辺部に、共通本体11の後側共通取付部22に取り付けられる放熱体共通取付部としての光源ユニット側共通取付部42が形成されている。そして、光源ユニット側共通取付部42が窪み部23に嵌め込まれ、光源ユニット側共通取付部42を挿通する複数のねじ43が共通本体11の取付孔に螺着され、放熱体36が共通本体11に固定されている。

また、図１ないし図４には、狭角配光の光制御ユニット13を示す。光制御ユニット13は、反射体ユニット46、この反射体ユニット46を収容するケース47、およびケース47の前面を閉塞する透光カバー48を備えている。

反射体ユニット46は、複数の反射体49、およびこれら反射体49を一体に保持するホルダ50を備えている。

各反射体49は、前後に開口する円筒状で、後側から前側へ向かって拡開する放物面状に形成されている。各反射体49の内面には、鏡面状の反射面が形成されている。各反射体49の前端周辺にはフランジ51が突設されている。

ホルダ50は、平円板状に形成され、複数の反射体49を挿通する複数の挿通孔52が形成されている。挿通孔52に挿通された反射体のフランジ51がねじでホルダ50に固定されている。本実施形態では、光源部35の配置に対応して、ホルダ50の中央部に１つの反射体が固定され、周辺部に６つの反射体が固定されている。ホルダ50には、共通本体11のボス28の取付孔27に対応して複数の取付孔53が形成されている。

反射体ユニット46を共通本体11に取り付けるために、複数の取付部材54およびこの取付部材54を挿通するねじ55が用いられる。取付部材54は、円筒状で、狭角配光専用の長さに形成されている。取付部材54は、ホルダ50と共通本体11のボス28との間に介在するスペーサとして機能する。ねじ55はホルダ50の取付孔53および取付部材54を通じてボス28の取付孔27に螺着され、反射体ユニット46を共通本体11に固定する。そして、反射体ユニット46を共通本体11に固定することにより、各反射体49の後端開口が各光源部35の発光部39に対向配置され、発光部39から出射される光が反射体49内に入射される。

ケース47は、例えばアルミニウム等の金属材料で形成されている。ケース47は、前後に開口する円筒状で、後側から前側に向かって拡開するように形成されている。ケース47の後端には内径側にフランジ56が折曲されている。フランジ56は、共通本体11の窪み部25に嵌め込まれ、フランジ56を挿通するねじ57が取付孔26に螺着されることにより、共通本体11に固定されている。

そして、反射体ユニット46のホルダ50および取付部材54、ケース47のフランジ56等が、光制御ユニット13を共通本体11の前側共通取付部24に取り付けるための光制御ユニット側共通取付部58として構成されている。

透光カバー48は、透明なガラスで、円板状に形成されている。そして、透光カバー48の周辺部がシール材59を介してケース47の前端に配置され、ケース47の前端をかしめることにより、透光カバー48がケース47の前面に固定されている。

また、固定台14は、設置部61、およびこの設置部61の両側から折曲された一対のアーム62を備えている。設置部61は、造営物などにボルト63によって固定される。アーム62は、設置部61から斜め前方へ向けて立ち上げられている。アーム62の先端には、共通本体11の軸部32に挿入されて回動可能に支持する軸部材64が取り付けられている。

共通本体11の側面に円板65がねじ止めされ、アーム62の内側に円板65をアーム62との間に挟持可能とする挟持部材66が配置され、アーム62に回動可能に取り付けられたハンドル67が挟持部材66に螺着されている。そして、ハンドル67を締め付け操作すると、円板65をアーム62と挟持部材66との間に挟み込み、共通本体11をアーム62に固定し、また、ハンドル67を緩めると、共通本体11をアーム62に対して回動可能とし、照明装置10の光照射方向を変更することができる。

また、電源ユニット15は、電源回路70、電源回路70を収納する電源ケース71を備えている。電源回路70は、交流電源を所定の直流電源に変換して光源部35のＬＥＤ38に供給する。電源ケース71は、一対のアーム62間に連結される取付金具72によって取り付けられている。電源ケース71には、電源回路70に交流電源を供給する電源ケーブル73、および電源回路70で変換された直流電源を光源部35のＬＥＤ38に供給する給電ケーブル74が接続されている。給電ケーブル74の先端は、共通本体11の後部に取り付けられた配線ボックス75に接続されている。配線ボックス75はベース40の配線孔40aを通じて給電ケーブル74と光源部35とを電気的に接続する。電源回路70は、各光源部35を独立して調光制御可能とする。

次に、第１の実施形態の照明装置10の動作を説明する。

照明装置10を組み立てるには、共通本体11の後側共通取付部22に光源ユニット12の光源ユニット側共通取付部42を取り付ける。すなわち、共通本体11の窪み部23に対して、放熱体36のベース40を嵌め込み、ベース40を後側からねじ止めする。各光源部35と配線ボックス75とを電気的に配線する。

共通本体11の前側共通取付部24に光制御ユニット13の光制御ユニット側共通取付部58を取り付ける。すなわち、まず、共通本体11の窪み部25に対して、ケース47のフランジ56を嵌め込み、フランジ56を前側からねじ止めする。続いて、取付部材54を介して反射体ユニット46を共通本体11に前側からねじ止めする。続いて、ケース47の前端に透光カバー48を配置してケース47の前端をかしめ、透光カバー48をケース47の前端に固定する。

なお、共通本体11に対する光源ユニット12と光制御ユニット13との取付順序はどちらが先でもよい。

共通本体11に固定台14を取り付け、固定台14に配置される電源ユニット15からの給電ケーブル74を配線ボックス75に接続する。

そして、電源ユニット15から各光源部35に直流電源を供給することにより、各光源部35が発光し、各光源部35からの光が各反射体49内に入射して配光が制御され、配光が制御された光が透光カバー48を透過して出射し、照明対象物を照明する。

各光源部35の発光時に発生する熱は、放熱体36のベース40に伝わるとともにベース40から複数の放熱フィン41に伝わり、複数の放熱フィン41から大気中に自然放熱される。

また、電源回路70によって光源部35の光出力を調光制御することができる。この場合、例えば、全光点灯である調光比１００％から調光して調光比５０％程度までは、光源部35の光出力効率の低下は少ないが、さらに調光比０％へ向けて調光していくと、光源部35の光出力効率が著しく低下していく。そこで、調光比１００％から調光比５０％程度までは全ての光源部35を連続調光し、調光比５０％以下では複数の光源部35を１つずつ順に消灯するように段調光する。このように連続調光と段調光を組み合わせる調光制御により、光源部35の光出力効率の低下を抑制しながら調光することができる。

そして、図１ないし図５には、狭角配光に構成した照明装置10を示している。この照明装置10は、狭角配光用の光制御ユニット13を備えるため、出射する光は狭角配光となる。

また、図６および図７には、中角配光に構成した照明装置10を示す。この照明装置10は、中角配光用の光制御ユニット13を備えるため、出射する光は中角配光となる。

この照明装置10は、中角配光用の光制御ユニット13が異なる以外は、図１ないし図５に示す狭角配光に構成した照明装置10と同じ構成となっている。すなわち、共通本体11や光源ユニット12等は共通である。そして、中角配光用の光制御ユニット13は、狭角配光用の光制御ユニット13と比べて、主に、ケース47、反射体49および取付部材54等の前後方向の寸法が異なるが、共通本体11に対する取付構造は共通となっている。すなわち、中角配光用の光制御ユニット13も光制御ユニット側共通取付部58を備えている。したがって、狭角配光用の光制御ユニット13に代えて、中角配光用の光制御ユニット13を共通本体11に取り付けることができる。

また、図８および図９には、広角配光に構成した照明装置10を示す。この照明装置10は、広角配光用の光制御ユニット13を備えるため、出射する光は広角配光となる。

この照明装置10は、広角配光用の光制御ユニット13が異なる以外は、図１ないし図５に示す狭角配光に構成した照明装置10と同じ構成となっている。すなわち、共通本体11や光源ユニット12等は共通である。そして、広角配光用の光制御ユニット13は、狭角配光用の光制御ユニット13と比べて、主に、ケース47、反射体49および取付部材54等の前後方向の寸法が異なるが、共通本体11に対する取付構造は共通となっている。すなわち、広角配光用の光制御ユニット13も光制御ユニット側共通取付部58を備えている。したがって、狭角配光用の光制御ユニット13に代えて、広角配光用の光制御ユニット13を共通本体11に取り付けることができる。

広角配光用の光制御ユニット13は、中角配光用の光制御ユニット13のケース47および透光カバー48を共通とすることができるが、反射体ユニット46は異なる構成となる。この場合、反射体ユニット46が共通本体11側に寄り、反射体ユニット46の前面と透光カバー48との後面との間のスペースが広くあくことになる。このスペースを利用して、ルーバー78を光制御ユニット13の内部に配置してもよい。ルーバー78は反射体ユニット46の前面に取り付けられる。そして、ルーバー78により任意の方向への光の出射を遮光することができる。さらに、ルーバー78を光制御ユニット13の内部に配置することにより、照明装置10を小形化することができるとともに、屋外に設置された場合に風等の影響をルーバー78が受けるのを防止することができる。

このように、本実施形態の照明装置10では、異なる配光角の光制御ユニット13を共通本体11に組み合わせることができるため、共通本体11に組み合わせる光制御ユニット13のみを変えれば、共通本体11、光源ユニット12および固定台14等は共通に使用することができる。

また、異なる光出力の光源ユニット12を共通本体11に組み合わせることもできる。異なる光出力の光源ユニット12とは、例えば光源部35の明るさや光源部35の数等が異なるとともに、それに応じて放熱体36の放熱性能も異なる。この場合には、共通本体11に組み合わせる光源ユニット12のみを変えれば、共通本体11、光制御ユニット13および固定台14等は共通に使用することができる。

また、共通本体11に対して異なる配光角の光制御ユニット13および異なる光出力の光源ユニット12を任意に組み合わせることもできる。

よって、照明装置10によれば、共通本体11の後側共通取付部22および前側共通取付部24に対して、異なる光出力の光源ユニット12および異なる配光の光制御ユニット13をそれぞれ組み合わせることが可能となり、共通本体11を共通の構造として利用することができる。

次に、図１０ないし図１２に第２の実施形態を示す。なお、第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を用い、その構成および作用効果の説明を省略する。

図１０に示すように、放熱体36の放熱フィン41は、ベース40からの突出寸法が下部側より上部側の方が大きく、放熱フィン41の後端が傾斜状に形成されている。

例えば、図１１(a)の比較例１に示す放熱フィン41の突出寸法では放熱性能が不足する場合、図１１(b)の比較例２に示すように、放熱フィン41の全体の突出寸法を大きくすることで放熱性能を確保することができるが、これでは放熱体36の質量が大幅に増加してしまう不都合がある。

図１１(c)の本実施形態に示すように、放熱フィン41の下部側より上部側の突出寸法を大きくすることにより、所望の放熱性能を確保しながら、放熱体36の質量の増加を抑制することができる。

図１２には、比較例１、比較例２および本実施形態において、上下方向に配置された光源部35のＬＥＤ38の温度を測定した結果を示す。なお、図中には、下部側のＬＥＤ38をＡ、中間のＬＥＤ38をＢ、上部側のＬＥＤ38をＣと示す。

比較例１では、最下部の光源部35の温度が高いとともに、上下の光源部35の温度差が大きい。比較例２では、比較例１よりも最下部の光源部35の温度を低下させることができるが、依然として上下の光源部35の温度差が大きい。

本実施形態では、比較例１および２よりも最下部の光源部35の温度を低下させることができるとともに、上下の光源部35の温度差を小さくすることができる。これは、各高さ位置の光源部35から放熱フィン41に熱が伝わるために、放熱フィン41の上部側ほど温度が高くなりやすいが、放熱フィン41の上部側の突出寸法が大きく放熱性能が高くなるため、上下の光源部35の温度を平均化することが可能となる。さらに、放熱フィン41の後端が傾斜状となるため、放熱フィン41の後端側のどの高さ位置からも放熱フィン41間の隙間に冷たい空気が入りやすく、放熱性能を向上させることができる。

なお、照明装置10を密閉型構造とする場合には、各部材の接続部にシール材を介在させればよい。シール材としては、一般的なシリコーンゴムを用いてもよい。ただし、シリコーンゴムはガスを透過しやすい性質があるため、使用条件によっては活性ガスである塩素ガス、硫黄水素等が照明装置10内に侵入して光源部35に影響を及ぼすおそれがある。このような場合には、各部材の接続部やシリコーンゴムにグリスを塗布することにより、ガスの透過を低減することができる。グリスの材料は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ素系オイル等がある。グリスの膜厚は、１００〜２００μｍ程度が好ましい。そして、シリコーンゴムのガス透過性を１とすると、グリスのガス透過性は０．００２５程度であり、塩素ガスが照明装置10内に侵入するのを確実に低減できる。

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。

10 照明装置
11 共通本体
12 光源ユニット
13 光制御ユニット
14 固定台
22 後側共通取付部
24 前側共通取付部
35 光源部
36 放熱体
38 発光素子としてのＬＥＤ
40 ベース
41 放熱フィン
47 ケース
48 透光カバー
49 反射体
78 ルーバー

Claims

前後に開口する複数の開口部を有する本体と；
発光素子を用いた光源部、およびこれら光源部を前面側に配置するとともに背面側に放熱体を有し、前記本体の前記開口部の背面側から配設された光源ユニットと；
前記本体の前記開口部の前面側に前記本体の開口部形成領域から前記本体の前面側方向に向けて本体よりも突出して配設されるとともに前記光源部それぞれに対向し配設され配光制御する前複数の円筒状の反射体と；
前後に開口を有する円筒状であり、前記反射体の前面側であるとともに前方開口側に配設される透光カバーを有しているとともに、後方側開口を前記本体に取付け前記複数の反射体を一体に収容するケースと；
を具備していることを特徴とする照明装置。