JP7332452B2

JP7332452B2 - 照明器具

Info

Publication number: JP7332452B2
Application number: JP2019220353A
Authority: JP
Inventors: 哲也坂本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Priority date: 2019-12-05
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2023-08-23
Anticipated expiration: 2039-12-05
Also published as: JP7558350B2; JP2023138772A; JP2021089863A

Description

本開示は、照明器具に関する。

近年、天井などの被取付部に取り付けられる照明器具において、発光素子を用いた光源が普及してきている。そして、このような照明器具では、発光素子からの熱を放熱するために何らかの放熱手段を用いたものがある。

例えば、特許文献１に記載されているように、光源として発光素子を備えた照明器具には、発光素子から発せられる熱を放散するための放熱フィンが設けられる。なお、特許文献１では、かかる照明器具を照明装置と称している。この照明器具では、一面側に発光素子が実装された基板と、基板の他面側に設けられ、発光素子から発せられる熱を放散させる放熱フィンと、を有する複数の照明ユニットが固定フレームに固定されている。また、固定フレームには、電源装置および取付部材が設けられている。そして、このように構成された照明器具は、取付部材を介して天井などの被取付部に設置される。

特許第６２７２４４７号公報

ところで、特許文献１に記載された照明器具では、放熱フィンと周囲の部品との間に空間を形成することで、当該放熱フィンにおける放熱性能の向上を図っていた。照明器具の放熱性能を向上させるには、熱の発生源である発光素子が配置された基板の反対側に放熱フィンを設けるだけではなく、その配置の検討および部品の追加等を行う必要がある。そのため、放熱性能の向上を図ることが可能な技術の実現が望まれている。そこで、本発明者は、放熱フィンと周囲の部品との間の空間に着目し、本発明を考案するに至った。

本開示は、前述した課題を解決することを目的としており、放熱性能の向上を図ることが可能な照明器具を提供するものである。

本開示に係る照明器具は、基台としてのベース部と、前記ベース部の一面側に設けられ、発光素子を実装した基板を有する発光モジュールと、前記ベース部の前記一面側とは反対の他面側に設けられ、前記発光素子から発生する熱を放散する複数の放熱フィンと、少なくとも前記ベース部の外周の一部を覆うように配置される支持金具と、を備え、前記複数の放熱フィンは、前記支持金具に向かって延長した第一の端部のそれぞれが前記支持金具と接触して配置されるものである。

本開示に係る照明器具によれば、ベース部の発光モジュール取付側と反対側に配置された放熱フィンは、支持金具側の端部が支持金具と接触して配置される。また、ベース部と放熱フィンとが、ヒートシンクとして機能し、放熱フィンの端部が、支持金具と接触しているため、発光素子から発せられる熱を支持金具へと伝達でき、放熱性能の向上を図ることができる。

実施の形態１に係る照明器具を示す斜視図である。図１の照明器具のカバーを除いた状態を示す斜視図である。図１の照明器具を示す分解斜視図である。図１の照明器具を示す正面図である。図４の照明器具をＡ－Ａ方向から見て示す説明図である。図５の照明器具における要部を拡大して示す説明図である。

以下、本発明に係る照明器具の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明に係る照明器具は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は照明器具を限定するものではない。方向を表す用語としては、例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、「前」または「後」等が挙げられる。また、以下に説明する各図において、Ｚ軸は上下方向を示し、Ｘ軸は、左右方向すなわち横方向を示し、Ｙ軸は、前後方向すなわち奥行方向を示す。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、直交しており、Ｘ軸と、Ｙ軸とは水平方向であり、Ｚ軸は垂直方向である。さらに、以下の説明において、同一の構成の箇所または部品には同じ符号を付し、その説明を適宜割愛する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る照明器具１を示す斜視図である。図２は、図１の照明器具１のカバー７を除いた状態を示す斜視図である。図３は、図１の照明器具１を示す分解斜視図である。図４は、図１の照明器具１を示す正面図である。図５は、図４の照明器具１をＡ－Ａ方向から見て示す説明図である。図６は、図５の照明器具１における要部Ｂを拡大して示す説明図である。

＜照明器具１の全体構成＞
まず、図１～図３を参照して、本実施の形態１に係る照明器具１の全体構成を説明する。図１～図３に示すように、本実施の形態１の照明器具１は、大別すると、光源ユニット２と、当該光源ユニット２を天井または梁等の被取付部に取り付けるためのアーム３と、を備えている。照明器具１は、アーム３を不図示のボルトなどの固定具を用いて高い天井などの被取付部に取り付けることで設置される。次に、図１～図４を参照して照明器具１の各部の構成を説明する。

＜光源ユニット２＞
光源ユニット２は、ベース部２０と、ベース部２０の一面側に設けられた発光モジュール４と、ベース部２０の一面側とは反対の他面側に設けられた複数の放熱フィン２１と、複数の放熱フィン２１を介してベース部２０と対向配置される天板部２２と、を備える。また、光源ユニット２は、天板部２２に設けられ、発光モジュール４に電力を供給する電源装置５と、ベース部２０と天板部２２との外周の一部を覆うように配置され、ベース部２０と天板部２２とを連結する支持金具６と、を備える。

（発光モジュール４）
図２に示すように、基台としてのベース部２０の一面側に配置される発光モジュール４は、ベース部２０の一面側に設けられ、複数の発光素子４１を実装した基板４２を有する。基板４２は、アルミニウムまたは樹脂で形成されている。また、発光モジュール４は、電源装置５から内部配線４３を介して供給される電力を複数の発光素子４１へと伝達するためのコネクタ４４を備える。内部配線４３は、電源装置５の後述する電源基板５４（図３参照）とコネクタ４４とに接続される。

なお、発光素子４１は、例えば表面実装タイプのＬＥＤ素子で構成されるが、ＣＯＢ型のＬＥＤモジュールでもよい。また、発光素子４１は、固体レーザ素子、半導体レーザ素子または有機ＥＬ素子でもよい。さらに、発光素子４１は、基板４２の中心から放射状に設けられている例を図示したが、これに限らず、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ複数列で設けられてもよい。

（カバー７）
また、ベース部２０の一面側には、図１および図３に示すように、発光モジュール４を覆うようにカバー７が配置されている。カバー７は、ベース部２０の一面側と同面積で形成され、Ｚ軸の下方に向かって突出した凸状をなしている。カバー７は、例えば乳白色のアクリル樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）またはＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）等の透光性を有する合成樹脂材料を用いて、押出成形、射出成形または積層造形等の製法によって発光モジュール４を覆うように形成される。カバー７は、発光モジュール４から発せられる光を効率よく透過させる高透過性であることが好ましい。また、カバー７は、拡散性の材料を用いることにより、個々の発光素子４１の輝度を抑制することも可能である。つまり、カバー７は、発光モジュール４を覆うように配置され、発光素子４１から照射される光を拡散しながら透過させる透光部として機能する。そして、カバー７は、ねじ７１によってベース部２０の一面側、すなわち、Ｚ軸方向下方に固定されると共に、後述するねじ６３による支持金具６との共締めによってもベース部２０に固定される。

（電源装置５）
電源装置５は、図１～図４に示すように、天板部２２の放熱フィン２１と接触する一面側とは反対の他面側に面接触した状態で配置されている。電源装置５は、電源ケーストップ５１と、端子台５２が設けられた電源ケースボトム５３と、を備えている。端子台５２は、図示しない電源線と接続され、当該電源線を介して外部から電源基板５４へ電力を供給する。また、電源基板５４は内部配線４３と接続されており、当該内部配線４３およびコネクタ４４を介して電力を複数の発光素子４１へと供給する。電源基板５４は、電源ケースボトム５３に収容されている。電源基板５４および端子台５２が配置された電源ケースボトム５３は、端子台５２の電源線が差し込まれる接続部（不図示）を除き、端子台カバー５５を有する電源ケーストップ５１によって覆われており、外郭から露出するのを防がれている。また、端子台カバー５５によって、端子台５２の電源線が差し込まれる接続部の露出を防ぐことで、かかる接続部への防塵または発火に起因する接続部への接触による感電または外部延焼を防いでいる。

（支持金具６）
支持金具６は平板状のアルミニウムまたはマグネシウム合金等の放熱性に優れた部材からなり、平面部６１の長手方向の両端に折り曲げによって形成された屈曲部６２ａおよび６２ｂを有するコの字形状に形成されている。支持金具６は、屈曲部６２ａがねじ６３によってカバー７と共にベース部２０に固定され、屈曲部６２ｂがねじ６４によって電源装置５の電源ケースボトム５３と共に天板部２２に固定される。また、支持金具６は、平面部６１に圧入によるナット６５が設けられており、ボルト３１ａによってアーム３が固定される。このように、支持金具６は、ベース部２０と天板部２２との外周を覆うように配置され、ベース部２０と天板部２２とを複数の放熱フィン２１を介在して連結している。

（ヒートシンク８）
ベース部２０の他面側には、図１および図２に示すように、複数の放熱フィン２１が設けられている。複数の放熱フィン２１は、発光素子４１から発生する熱を放散するものである。ベース部２０と複数の放熱フィン２１とは、それぞれアルミニウムまたはマグネシウム合金等の放熱性に優れた材料で形成されている。そして、これらベース部２０と複数の放熱フィン２１とが、発光モジュール４にて発生する熱（図４にＺ軸方向上方に向けた白抜き矢印で示す）を放熱するヒートシンク８として機能する。

本実施の形態１の場合、複数の放熱フィン２１は、図４および図５示すように、ベース部２０の他面側において中心部Ｃを起点として放射状に等間隔で配置されている。このように、複数の放熱フィン２１を配置することで、個々の放熱フィン２１の表面積を広く設け、ベース部２０の一面側に設けた発光モジュール４にて発生する熱（図４にＺ軸方向上方に向けた白抜き矢印で示す）を効率よく放熱できるようになっている。

また、複数の放熱フィン２１は、外周側の端部２１ａが屈曲され、平面状に形成されている。そして、複数の放熱フィン２１のうちの支持金具６に向かって延長した放熱フィン２１における第一の端部である平面状の端部２１ａのそれぞれが、支持金具６の平面部６１の内面側と接触して配置される。これにより、各放熱フィン２１と支持金具６との接触面積を増やすことができ、複数の放熱フィン２１に伝達された発光モジュール４の熱を支持金具６へと伝導する伝導効率を向上し、放熱性の向上を図ることができる。加えて、複数の放熱フィン２１は、Ｘ軸方向において、周辺の部品である支持金具６との間に余剰空間を介すことなく、直接接触して配置されている。これにより、光源ユニット２、ひいては照明器具１全体のＸ方向の寸法（幅）を抑えることができ、照明器具１の小型化および軽量化を図ることができる。なお、図５に示すように、ベース部２０を平面視において正方形に形成することで、Ｙ軸方向の寸法も抑えることができ、照明器具１の容積削減と更なる小型化および軽量化とが可能となる。しかも、複数の放熱フィン２１のうちの支持金具６の平面部６１の内面側と接触する端部２１ａが平面状であることから、当該平面部６１と接触しているだけで放熱フィン２１が補強材として機能し、固定強度の向上も図ることができる。

なお、本実施の形態１の場合、複数の放熱フィン２１の端部２１ａを平面状に形成することで、支持金具６との接触面積を増やし、放熱効果の促進を図っているが、発光モジュール４および電源装置５等の発熱部における発熱量が少ない場合は、この限りではない。すなわち、発熱部の発熱量が少ない場合、複数の放熱フィン２１の端部２１ａを屈曲して平面状に形成することなく、直線状に延びた先端をそのまま支持金具６と接触させるようにしてもよい。この場合、端部２１ａを屈曲して平面状に形成しない分、各放熱フィン２１の材料が削減されるため、更なる軽量化を図ることができる。

さらに、複数の放熱フィン２１は、端部２１ａが形成された外周側の屈曲する屈曲部２１ｂに当該放熱フィン２１の表裏を貫通する孔２１ｃが形成されている。ここで、発光モジュール４から発せられる熱は、図５に示すように、ヒートシンク８における中心部Ｃが高い傾向にある。このとき、図５および図６に破線の矢印で示すように、空気の対流によって熱がＸ軸方向およびＹ軸方向に流れていくが、屈曲して形成された平面状の端部２１ａが対流を遮ってしまう可能性がある。そのため、複数の放熱フィン２１に孔２１ｃを設けることで、中心部Ｃから流れてくる熱を帯びた空気を、孔２１ｃを通して効率よく外部へと放出することができる。なお、孔２１ｃの形状は、図４に示すように、矩形状でもよいし、円形状または楕円形状等でもよい。また、孔２１ｃは、１つの放熱フィン２１に対して１箇所に設けてもよいし、放熱フィン２１のＺ軸方向の寸法（高さ）に応じて、適宜、複数箇所に設けてもよい。

複数の放熱フィン２１は、それぞれベース部２０側に位置する端面に不図示の筒状の孔がプレスによって形成されている。また、ベース部２０の他面側には、不図示の筒状の突起がプレスによって形成されている。そして、ベース部２０の他面側に複数の放熱フィン２１を配置し、これら放熱フィン２１の筒状の孔にベース部２０の筒状の突起を通し、プレスなどの手法によって圧力を加える。これにより、図５に示すように、塑性変形によるカシメ部２１ｄが形成され、ベース部２０の他面側に複数の放熱フィン２１が固定される。なお、ベース部２０と複数の放熱フィン２１との固定は、カシメ部２１ｄによる固定に限ることはない。例えば、接着による固定、または、ねじもしくはリベット等による固定でもよいし、ベース部２０と複数の放熱フィン２１とが、鋳物によって一体化して固定された構成であってもよい。

なお、孔２１ｃは、外郭に露出する箇所における放熱性の寄与率が高いが、支持金具６と接触する箇所における放熱性の寄与率が低くなる。但し、孔２１ｃと支持金具６との接触部において当該孔２１ｃを利用して、支持金具６と共にねじ、または、リベット等により固定することで、更に互いの密着性および固定強度を増し、放熱性を向上できる。これと共に、固定強度の向上により、振動によって支持金具６と放熱フィン２１とが互いの衝撃により、カシメ部２１ｄによる固定が外れるのを抑制できる。

複数の放熱フィン２１は、天板部２２に向かって延長した第二の端部である端部２１ｅのそれぞれが天板部２２と接触して配置される。すなわち、複数の放熱フィン２１は、Ｚ軸方向において、周辺の部品であるベース部２０および天板部２２との間に余剰空間を介すことなく、直接固定されている。これにより、光源ユニット２、ひいては照明器具１全体の高さを抑えることができ、照明器具１の小型化を図ることができる。また、複数の放熱フィン２１の端部２１ｅが天板部２２と接触しているので、天板部２２に配置された電源装置５から発せられる熱（図４にＺ軸方向下方に向けた白抜き矢印で示す）もこれら複数の放熱フィン２１を介して放熱することができる。

＜アーム３＞
アーム３は、図２および図３に示すように、ベース部２０と天板部２２とを連結する支持金具６の平面部６１のナット６５にボルト３１ａによって固定される。アーム３は、支持金具６の平面部６１と平行な側面部３２および３２と、これら側面部３２および３２を連結する天面部３３と、を有するコの字形状に形成されている。天面部３３には、不図示のボルトを通す取付穴３３ａが貫通して形成されており、当該ボルトによって天井などの被取付部に固定されることで、照明器具１を設置可能としている。

ところで、近年、天井などの被取付部に取り付けられる一般的な照明器具に加え、デパートもしくはショッピングセンター等の商業施設、または、体育館もしくはホール等の天井の高い空間に用いられる照明器具においても、発光素子を用いた光源が普及してきている。そして、このような照明器具では、設置される被取付部が高い天井などであることから、簡単な構造で小型化、且つ、軽量化することが望まれている。

＜実施の形態１の効果＞
以上、説明したように、本実施の形態１の照明器具１によれば、ベース部２０と放熱フィン２１とが、ヒートシンク８として機能し、放熱フィン２１の端部２１ａまたは２１ｅのそれぞれが、支持金具６または天板部２２と接触している。このため、照明器具１では、発光素子４１および電源装置５から発せられる熱を、これら支持金具６または天板部２２へと伝達でき、放熱性能を向上させることができる。さらに、照明器具１は、ベース部２０の他面側に配置された放熱フィン２１は、天板部２２側の端部２１ｅのそれぞれが天板部２２と接触しており、支持金具６側の端部２１ａのそれぞれが支持金具６と接触して配置される。このため、放熱フィン２１と周囲の部品である天板部２２および支持金具６との間に余剰な空間が形成されることはない。従って、照明器具１におけるベース部２０と天板部２２とを結ぶＺ軸方向、および、ベース部２０と天板部２２との外周に向かうＸ軸方向およびＹ軸方向の大きさ、すなわち面積を最小限に抑えることができる。また、これに伴い、照明器具１の重量も最小限に抑えることができる。かくして、本実施の形態１の照明器具１によれば、放熱性能を向上させることができる上、小型化、且つ、軽量化できる。

１照明器具、２光源ユニット、３アーム、４発光モジュール、５電源装置、６支持金具、７カバー、８ヒートシンク、２０ベース部、２１放熱フィン、２１ａ端部、２１ｂ屈曲部、２１ｃ孔、２１ｄカシメ部、２１ｅ端部、２２天板部、３１ａボルト、３２側面部、３３天面部、３３ａ取付穴、４１発光素子、４２基板、４３内部配線、４４コネクタ、５１電源ケーストップ、５２端子台、５３電源ケースボトム、５４電源基板、５５端子台カバー、６１平面部、６２ａ屈曲部、６２ｂ屈曲部、６３ねじ、６４ねじ、６５ナット、７１ねじ、Ｂ要部、Ｃ中心部。

Claims

基台としてのベース部と、
前記ベース部の一面側に設けられ、発光素子を実装した基板を有する発光モジュールと、
前記ベース部の前記一面側とは反対の他面側に設けられ、前記発光素子から発生する熱を放散する複数の放熱フィンと、
少なくとも前記ベース部の外周の一部を覆うように配置される支持金具と、を備え、
前記複数の放熱フィンは、
前記支持金具に向かって延長した第一の端部のそれぞれが前記支持金具と接触して配置される、照明器具。
前記複数の放熱フィンを介して前記ベース部と対向配置される天板部と、
前記天板部に設けられ、前記発光モジュールに電力を供給する電源装置と、
を更に備え、
前記支持金具は、少なくとも前記ベース部と前記天板部との外周の一部を覆うように配置され、前記ベース部と前記天板部とを連結し、
前記複数の放熱フィンは、
前記天板部に向かって延長した第二の端部のそれぞれが前記天板部と接触して配置され
る、請求項１に記載の照明器具。
前記複数の放熱フィンは、
前記ベース部の前記他面側において放射状に配置されており、
外周側に位置する端部が屈曲形成されている、請求項１または２に記載の照明器具。
前記複数の放熱フィンは、
前記屈曲する前記外周側の端部に少なくとも１つの孔が形成されている、請求項３に記載の照明器具。