JP2016207368A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱効果を向上させたＬＥＤ照明装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ素子１０が配置されるＬＥＤ基板１と、ＬＥＤ基板１に生じる熱が伝達する基台２と、基台２から起立する複数の放熱フィン２１と、を有する。複数の放熱フィン２１は、起立方向Ｘ１に沿って見た場合に、基台２の中央側から外側へ延びて放射状に配置されており、基台２の中央側に設けられた第１領域Ａｒ１において所定中心Ｐ１回りに配置される複数の第１フィン２６と、第１領域Ａｒ１の周囲に設けられる第２領域Ａｒ２において所定中心Ｐ１回りに配置される複数の第２フィン２７と、を有する。複数の第２フィン２７の少なくとも一部のフィン２７’は、各々の第１フィン２６から外周側へ径方向に沿って仮想延長線Ｌ１を引いた場合に、仮想延長線Ｌ１の間に配置されている。【選択図】図５

Description

本開示は、ＬＥＤ照明装置に関する。

近年、環境意識の高まりから、省電力化に優れたＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）素子を光源に使用したＬＥＤ照明装置が普及している。ＬＥＤ照明装置の一種として、天井に埋め込み設置されるＬＥＤダウンライトが知られている。

例えば、特許文献１には、ＬＥＤ素子が配置されるＬＥＤ基板と、ＬＥＤ基板が取り付けられる基台と、を備えるダウンライトが開示されている。基台は、外部に起立する複数の放熱フィンが一体に形成され、ＬＥＤ基板の熱を放熱する放熱部材を構成している。複数の放熱フィンは、基台の中央側から外側へ延びて放射状に配置されている。

特開２０１４−１５７８４４号公報

特許文献１のように、内周側から外周側に向けて延びる放熱フィンを放射状に配置した場合には、次の課題が存在する。

第１の課題として、フィン同士の周方向の間隔に関し、内周側よりも外周側の方が広くなるので、外周側は内周側に比べて放熱効果が低くなる。

第２の課題として、径方向に延びる放熱フィンを一定角度毎に放射状に配置しただけでは、放熱フィンの配置がバラついているとはいえず、基台全体での均一な放熱効果が得られるとはいえない。

本開示は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的では、上記課題の少なくとも１つを解決するＬＥＤ照明装置を提供することである。

本開示は、上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。

すなわち、第２の課題に対応するＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ素子が配置されるＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤ基板に生じる熱が伝達する基台と、前記基台から起立する複数の放熱フィンと、を備え、前記複数の放熱フィンは、起立方向に沿って見た場合に、前記基台の中央側から外側へ延びて放射状に配置されており、前記基台の中央側に設けられた第１領域において所定中心回りに配置される複数の第１フィンと、前記第１領域の周囲に設けられる第２領域において前記所定中心回りに配置される複数の第２フィンと、を有し、前記複数の第２フィンのうち少なくとも一部のフィンは、各々の第１フィンから外周側へ径方向に沿って仮想延長線を引いた場合に、前記仮想延長線の間に配置されている。

このように、第１フィンの仮想延長線の間に第２フィンを設けているので、フィンの配置を内周側の第１領域と外周側の第２領域とでバラつかせることができ、均一な放熱効果を得ることが可能となる。

第１の課題に対応するＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ素子が配置されるＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤ基板に生じる熱が伝達する基台と、前記基台から起立する複数の放熱フィンと、を備え、前記複数の放熱フィンは、起立方向に沿って見た場合に、前記基台の中央側から外側へ延びて放射状に配置されており、前記基台の中央側に設けられた第１領域において所定中心回りに配置される複数の第１フィンと、前記第１領域の周囲に設けられる第２領域において前記所定中心回りに配置される複数の第２フィンと、を有し、前記第２フィンは、前記第１フィンよりも多く設けられている。

このように、内周側の第１領域よりも外周側の第２領域の方がフィンの数が多いので、フィン同士の周方向の間隔が小さくなり、放熱効果を向上させることが可能となる。

本実施形態のＬＥＤ照明装置を示す斜視図。 ＬＥＤ照明装置を示す斜視図。 ＬＥＤ照明装置を構成する各部材を示す分解斜視図。 ＬＥＤ照明装置の縦断面図。 基台及び放熱フィンを示す平面図。 放熱フィンの配置の変形例を示す平面図。

以下、本開示の一実施形態の照明装置について、図面を用いて説明する。

［基本構成］
図１〜４に示すように、ＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）を用いたＬＥＤ素子１０が実装される基板１と、基板１が取り付けられる基台２と、基板１を覆う透光性カバー３と、透光性カバー３を通過した光を反射させる反射部材４と、基台２を支持する外筒５と、天井材の埋め込み孔に固定するための複数の固定バネ６と、を有する。ＬＥＤ照明装置は、図１及び図２に示すように、各部１〜５を組み付けた状態で全体として円柱状部と円筒状部を同軸に結合したような形状をなし、円筒状部が下方Ｘ２に開口するように天井材の埋め込み孔に埋め込まれ、円筒状部から光を照射する。なお、本明細書において理解を容易にするために、上方Ｘ１、下方Ｘ２は、天井材への設置状態での方向を意味する。

外筒５は、図１〜４に示すように、筒状の外筒本体５０と、外筒本体５０の下端に設けられ、天井材への設置状態で化粧枠となる化粧フランジ部５１と、を有する。本実施形態では、外筒５は、樹脂で形成されているが、金属などの任意の部材で形成してもよい。

複数の固定バネ６は、金属で形成されており、図１及び図２に示すように、外筒本体５０の外周面に軸回りに放射状に取り付けられている。本実施形態では、固定バネ６は４つ形成されているが、数は適宜変更可能であり、好ましくは３つ以上あればよい。固定バネ６は、外力を受けていない自然状態で外筒本体５０から径方向外側に延びている。設置前に、固定バネ６は、上方を向くように根本から曲げられ、天井材の埋め込み孔に外筒５と共に挿入される。ＬＥＤ照明装置が埋め込み孔の奥に進むにつれて、固定バネ６は蓄積した弾性反発力によって天井材の裏側にて径方向外側に開き、天井材に係わり合ってＬＥＤ照明装置を支持する。

基台２は、図３及び図４に示すように、ＬＥＤ基板１を取り付けるための基板取付面２０を有する円形板状部位を有し、円形板状部位から軸方向に沿って起立する複数の放熱フィン２１が形成されている。基台２は、放熱フィン２１を含め全体として円柱状に形成されている。基台２の一端面全体が基板取付面２０に設定されている。基台２は、ネジなどの締着具ｖによって外筒５の上端部に固定される。基台２は、熱伝導性を有する金属で形成され、外部に起立する放熱フィン２１が一体に形成されている。これにより、基台２は、ＬＥＤ基板１の熱を基板取付面２０で受けて放熱フィン２１を介して外部に放出する放熱部材としての役割を兼ねている。本実施形態では、基台２は、冷間鍛造によって形成されるが、これに限定されず、例えばダイキャストで製造されていてもよい。基台２は、アルミで構成されているが、熱伝導性を有する材料であれば、アルミに限定されない。

ＬＥＤ基板１は、絶縁性材料で形成され、図３〜５に示すように、複数のＬＥＤ素子１０が表面に実装されている。また、ＬＥＤ基板１の表面には、ＬＥＤ素子１０に電力を供給する電線が接続されている。電線は、ＬＥＤ照明装置の外に設けられた電源回路部（天井材の裏に設置される）から電力を受ける。本実施形態において、ＬＥＤ基板１は円形の板状をなしているが、これに限定されない。例えば、楕円状や矩形状でもよい。複数のＬＥＤ素子１０が格子状に配列されているが、これに限定されない。基板１の形状、ＬＥＤ素子１０の配列は適宜変更可能である。ＬＥＤ基板１は、基台２に対してネジなどの締着具ｖで取り付けられており、基板取付面２０に直接的又は間接的に密着し、基台２に熱を伝熱する。本実施形態では、ＬＥＤ基板１と基板取付面２０との間に、スクリーン印刷した伝熱グリス（熱伝導材）が塗布されているが、これに限定されない。例えば、両者の間に何も介在させずに直接密着させてもよく、また、伝熱シートを介在させてもよい。

図３及び図４に示すように、透光性カバー３（図３参照）は、樹脂で形成され、ＬＥＤ素子１０からの光を拡散させつつ透過させる。透光性カバー３は、ネジなどの締着具によってＬＥＤ基板１と共に基台２に取り付けられる。

反射部材４は、入口４０及び出口４１を有する筒状をなし、内周面が反射面４２に設定されている。反射部材４は、外筒５の内側に挿入され、ＬＥＤ基板１に接することなく外筒５にネジなどの締着具ｖによって固定される。反射部材４は、透光性カバー３を通過して入口４０に入った光が出口４１から出るまでの間に反射面４２により反射させる。本実施形態において、反射部材４は、樹脂で形成されているが、これに限定されず、金属で形成してもよい。

電線を介してＬＥＤ基板１に電力が供給されると、ＬＥＤ素子１０が発光する。ＬＥＤ素子１０からの光は、透光性カバー３を通過しつつ拡散され、反射部材４の入口４０に入る。反射部材４の入口４０に入った光は、一部が反射面４２で反射されながら出口４１から所望の照明対象エリアに向けて照射される。

［詳細な構成］
上記ＬＥＤ照明装置の基本構成に対し、本実施形態では更に以下の構成を有する。

図５は、基台２及び放熱フィン２１を起立方向Ｘ１に沿って見た平面図である。複数の放熱フィン２１は、起立方向Ｘ１に沿って見た場合に、基台２の中央側から外側へ径方向に延びて放射状に配置されている。本実施形態では、円形の基台２の中心Ｐ_１を配置中心とし、複数の放熱フィン２１が配置中心Ｐ_１回りに放射状に配置されているが、これに限定されない。基台２の中心Ｐ_１と、放熱フィン２１の配置中心が一致していなくてもよい。また、本実施形態では、配置中心を軸とした径方向に放熱フィン２１が延びているが、これに限定されない。基台２の中央側から外側に延びていれば、径方向に沿っていなくてもよい。

図４に示すように、複数の放熱フィン２１は起立方向Ｘ１に同じ長さ（高さ）で形成されているが、これに限定されない。複数の放熱フィンのうち一部のフィンを他のフィンと高さを異ならせてもよい。

図５に示すように、複数の放熱フィン２１には、複数の第１フィン２６と、複数の第２フィン２７と、第３フィン２８と、が含まれる。第１フィン２６、第２フィン２７及び第３フィン２８は、径方向に沿って互いに離間しており、第１フィン２６と第２フィン２７との間に環状の空間が形成されている。第２フィン２７と第３フィン２８との間に環状の空間が形成されている。

このように、環状の空間を設ければ、周囲環境から流入してフィンを空冷する空気が、周方向のどの方向から流入しても、環状の空間を介してフィンの間に分流し易くなるので、放熱効率を向上させることが可能となる。

第２フィン２７と第３フィン２８の間の環状空間の径方向幅Ｗ_１は、第１フィン２６と第２フィン２７の間にある環状空間の径方向幅Ｗ_２より広い。この構成によれば、内側に比べて外側の空気の流れをより自在にでき、放熱効率を向上させることが可能となる。

複数の第１フィン２６は、基台の中央側に設けられた第１領域Ａｒ１において所定中心Ｐ_１回りに配置されている。複数の第２フィン２７は、第１領域Ａｒ１の周囲に設けられる第２領域Ａｒ２において所定中心Ｐ_１回りに配置されている。複数の第３フィン２８は、第２領域Ａｒ２の周囲に設けられる第３領域Ａｒ３において所定中心Ｐ_１回りに配置されている。本実施形態では、第１フィン２６、第２フィン２７及び第３フィン２８は、等間隔で配置されているが、これに限定されない。一定の規則性を有する間隔で配置されていてもよい。

第１領域Ａｒ１、第２領域Ａｒ２及び第３領域Ａｒ３は、起立方向に沿って見た場合に、中心Ｐ_１が共通する円形をなしているが、楕円形、矩形状であってもよい。

第２領域Ａｒ２に配置される第２フィン２７は、第１領域Ａｒ１に配置される第１フィン２６よりも多く設けられている。第３領域Ａｒ３に配置される第３フィン２８は、第２領域Ａｒ２に配置される第２フィン２７よりも多く設けられている。すなわち、第２領域Ａｒ２における放熱フィン２１の密度は、第１領域Ａｒ１における放熱フィン２１の密度よりも高い。第３領域Ａｒ３における放熱フィン２１の密度は、第２領域Ａｒ２における放熱フィン２１の密度よりも高い。

複数の第２フィン２７のうち一部のフィン２７’は、各々の第１フィン２６から外周側へ径方向に沿って仮想延長線Ｌ_１を引いた場合に、仮想延長線Ｌ_１の間に配置されている。また、複数の第２フィン２７のうち一部のフィン２７’’は、仮想延長線Ｌ_１上に配置されている。

第３フィン２８についても同様である。複数の第３フィン２８のうち一部のフィン２８’は、各々の第２フィン２７から外周側へ径方向に沿って第２仮想延長線Ｌ_２を引いた場合に、仮想延長線Ｌ_１の間に配置されている。また、複数の第３フィン２８のうち一部のフィン２８’’は、第２仮想延長線Ｌ_２上に配置されている。

第２フィン２７の径方向長さＤ_２７は、第１フィン２６の径方向長さＤ_２６よりも短く、第３フィン２８の径方向長さＤ_２８は、第２フィン２７の径方向長さＤ_２７よりも短い。

本実施形態では、放熱フィン２１の径方向外側端部２１ｄには、放熱フィン２１において最大幅となる膨らみ部２５が形成されている。

放熱フィン２１の径方向外側端部２１ｄは、径方向内側端部２１ｃに比べて放熱されやすい。この構成によれば、径方向内側から径方向外側に向かって放熱フィン２１を伝熱した熱は、放熱されやすい膨らみ部２５に溜まることになり、放熱を促して、放熱効率を向上させることが可能となる。

以上のように、本実施形態のＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ素子１０が配置されるＬＥＤ基板１と、ＬＥＤ基板１に生じる熱が伝達する基台２と、基台２から起立する複数の放熱フィン２１と、を備える。複数の放熱フィン２１は、起立方向Ｘ１に沿って見た場合に、基台２の中央側から外側へ延びて放射状に配置されており、基台２の中央側に設けられた第１領域Ａｒ１において所定中心Ｐ_１回りに配置される複数の第１フィン２６と、第１領域Ａｒ１の周囲に設けられる第２領域Ａｒ２において所定中心Ｐ_１回りに配置される複数の第２フィン２７と、を有する。複数の第２フィン２７の少なくとも一部のフィン２７’は、各々の第１フィン２６から外周側へ径方向に沿って仮想延長線Ｌ_１を引いた場合に、仮想延長線Ｌ_１の間に配置されている。

このように、第１フィン２６の仮想延長線Ｌ_１の間に第２フィン２７’を設けているので、フィンの配置を内周側の第１領域Ａｒ１と外周側の第２領域Ａｒ２とでバラつかせることができ、均一な放熱効果を得ることが可能となる。

本実施形態では、複数の第２フィン２７のうち一部のフィン２７’’は、仮想延長線Ｌ_１上に配置されている。

この構成によれば、第１フィン２６に対応する第２フィン２７’’が設けられたうえで、仮想延長線Ｌ_１の間に第２フィン２７’が設けられるので、内周側よりも外周側の方がフィンの数が多くなり、フィン同士の周方向の間隔が小さくなり、放熱効果を向上させることが可能となる。

本実施形態では、第２領域Ａｒ２の周囲に設けられる第３領域Ａｒ３において所定中心Ｐ_１回りに配置される複数の第３フィン２８を有し、複数の第３フィン２８の少なくとも一部のフィン２８’は、各々の第２フィン２７から外周側へ径方向に沿って第２仮想延長線Ｌ_２を引いた場合に、第２仮想延長線Ｌ_２の間に配置されている。

この構成によれば、フィンの配置を内周側の第２領域Ａｒ２と外周側の第３領域Ａｒ３とでバラつかせることができ、均一な放熱効果を更に得ることが可能となる。

本実施形態のＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ素子１０が配置されるＬＥＤ基板１と、ＬＥＤ基板１に生じる熱が伝達する基台２と、基台２から起立する複数の放熱フィン２１と、を備える。複数の放熱フィン２１は、起立方向Ｘ１に沿って見た場合に、基台２の中央側から外側へ延びて放射状に配置されており、基台２の中央側に設けられた第１領域Ａｒ１において所定中心Ｐ_１回りに配置される複数の第１フィン２６と、第１領域Ａｒ１の周囲に設けられる第２領域Ａｒ２において所定中心Ｐ_１回りに配置される複数の第２フィン２７と、を有する。第２フィン２７は、第１フィン２６よりも多く設けられている。

このように、内周側の第１領域Ａｒ１よりも外周側の第２領域Ａｒ２の方がフィンの数が多いので、フィン同士の周方向の間隔が小さくなり、放熱効果を向上させることが可能となる。

本実施形態では、第２領域Ａｒ２の周囲に設けられる第３領域Ａｒ３において所定中心Ｐ_１回りに配置される複数の第３フィン２８を備え、第３フィン２８は、第２フィン２７よりも多く設けられている。

この構成によれば、内周側の第２領域Ａｒ２よりも外周側の第３領域Ａｒ３の方がフィンの数が多いので、フィン同士の周方向の間隔が小さくなり、放熱効果を向上させることが可能となる。

本実施形態では、基台２およびＬＥＤ基板１は、起立方向Ｘ１で見た場合に円形であるので、上記構成を適用するうえで好ましい。

本開示は上述した実施形態に何ら限定されるものではない。上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。

（１）本実施形態では、一つの放熱フィン２１が内側から外側端まで連続して配置されているのではなく、第１領域Ａｒ１、第２領域Ａｒ２及び第３領域Ａｒ３にそれぞれ分割された形で放熱フィンが配置されているが、分割数は３つに限定されない。例えば、図６に示すように、２分割でもよく、放熱フィンを内外に４以上に分割してもよい。

（２）本実施形態では、複数の第２フィン２７のうち一部のフィン２７’’は、仮想延長線Ｌ_１上に配置されているが、これに限定されない。例えば、図６に示すように、全ての第２フィン２７が、仮想延長線Ｌ_１の間に配置されていてもよい。

（３）本実施形態では、第３フィン２８の径方向長さＤ_２８＜第２フィン２７の径方向長さＤ_２７＜第１フィン２６の径方向長さＤ_２６となる関係が成立しているが、各々のフィンの径方向長さは種々変更可能である。

１…ＬＥＤ基板
２…基台
２１…放熱フィン
２６…第１フィン
２７…第２フィン
２８…第３フィン
Ａｒ１…第１領域
Ａｒ２…第２領域
Ａｒ３…第３領域
Ｌ_１…仮想延長線
Ｌ_２…第２仮想延長線
Ｐ_１…所定中心
Ｘ１…上方（起立方向）

Claims (6)

1. ＬＥＤ素子が配置されるＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤ基板に生じる熱が伝達する基台と、前記基台から起立する複数の放熱フィンと、を備え、
   前記複数の放熱フィンは、起立方向に沿って見た場合に、前記基台の中央側から外側へ延びて放射状に配置されており、前記基台の中央側に設けられた第１領域において所定中心回りに配置される複数の第１フィンと、前記第１領域の周囲に設けられる第２領域において前記所定中心回りに配置される複数の第２フィンと、を有し、
   前記複数の第２フィンのうち少なくとも一部のフィンは、各々の第１フィンから外周側へ径方向に沿って仮想延長線を引いた場合に、前記仮想延長線の間に配置されている、ＬＥＤ照明装置。
2. 前記複数の第２フィンのうち一部のフィンは、前記仮想延長線上に配置されている、請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
3. 前記第２領域の周囲に設けられる第３領域において前記所定中心回りに配置される複数の第３フィンを有し、
   前記複数の第３フィンの少なくとも一部のフィンは、各々の第２フィンから外周側へ径方向に沿って第２仮想延長線を引いた場合に、前記第２仮想延長線の間に配置されている、請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明装置。
4. ＬＥＤ素子が配置されるＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤ基板に生じる熱が伝達する基台と、前記基台から起立する複数の放熱フィンと、を備え、
   前記複数の放熱フィンは、起立方向に沿って見た場合に、前記基台の中央側から外側へ延びて放射状に配置されており、前記基台の中央側に設けられた第１領域において所定中心回りに配置される複数の第１フィンと、前記第１領域の周囲に設けられる第２領域において前記所定中心回りに配置される複数の第２フィンと、を有し、
   前記第２フィンは、前記第１フィンよりも多く設けられている、ＬＥＤ照明装置。
5. 前記第２領域の周囲に設けられる第３領域において前記所定中心回りに配置される複数の第３フィンを備え、
   前記第３フィンは、前記第２フィンよりも多く設けられている、請求項４に記載のＬＥＤ照明装置。
6. 前記基台および前記ＬＥＤ基板は、起立方向で見た場合に円形である、請求項１〜５のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。

Images