JP2016207372A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射部材の熱膨張に起因する照度ムラを抑制又は防止する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が取り付けられる基台２と、ＬＥＤ素子１０を取り囲む筒状の反射部材４と、基台２を支持する支持部材としての外筒５と、を有する。反射部材４は、支持部材としての外筒５に支持されており、ＬＥＤ基板１から離間している。
【選択図】図４

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、天井板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、ＬＥＤ素子を取り囲む筒状の反射部材と、基台を支持する支持部材と、を有するダウンライトが開示されている。

特開２０１４−１３７０６号公報

このダウンライトは、基板を基台に押圧する押圧部が反射部材に設けられている。このような構成では、ＬＥＤ基板で発生した熱が反射部材に伝わってしまい、反射部材が熱膨張して、照度ムラが生じるおそれがある。特に、反射部材を樹脂製にした場合には、樹脂は熱膨張率が大きいので、照度ムラが顕著となる。

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、その目的は、反射部材の熱膨張に起因する照度ムラを抑制又は防止する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、本開示のＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ素子が配置されるＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤ基板が取り付けられる基台と、前記ＬＥＤ素子を取り囲む筒状の反射部材と、前記基台を支持する支持部材と、を備え、前記反射部材は、前記支持部材に支持されており、前記ＬＥＤ基板から離間している。

このように、反射部材は、ＬＥＤ基板から離間しているので、ＬＥＤ基板で生じる熱を受けにくくなり、反射部材の熱膨張に起因する照射ムラを抑制又は防止す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。 図４のＡ−Ａ部位断面図。 反射部材を示す斜視図。

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。本実施形態では、透光性カバー３の表面にシボ加工により光拡散処理を施している。濃いシボ加工により表面粗さが粗くなると光が強く拡散されて、被照射面の照度が落ちるので、ＬＥＤ素子１０が視認できる程度の薄い光拡散処理を施している。

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によって支持される。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に示すように、反射部材４は、ＬＥＤ素子１０を取り囲む筒状に形成され、図４に示すように、基台２を支持する支持部材としての外筒５に支持されている。本実施形態では、外筒５は、筒状をなし、反射部材４を内包しているが、反射部材４を支持するだけであれば、筒状に限定されない。

図４に示すように、外筒５には、ネジ溝が設けられ、ネジなどの留め具ｖを貫通可能に構成されている。同図に示すように、外筒５を径方向に貫通する留め具ｖを、反射部材４の外周面に形成された挿通孔４ｈに挿入することで、反射部材４が外筒５に支持される。本実施形態では、外筒５にネジ溝を設け、ネジである留め具ｖを貫通させているが、これに限定されない。例えば、外筒５に単なる挿通孔を設け、段付き棒などの留め具を挿入することで、反射部材４を支持するようにしてもよい。

反射部材４に形成される挿通孔４ｈは、留め具ｖよりも大きく形成されている。反射部材４と外筒５の位置合わせが大まかであっても、留め具ｖを挿通孔４ｈに挿入できる。

図６に示すように、挿通孔４ｈは、反射部材４の中心Ｐ_２を軸とする周方向に沿って長い長穴である。この構成であれば、外筒５に対する反射部材４の周方向角度について、留め具ｖと挿通孔４ｈとが重なり合う角度範囲が大きくなる。また、外筒５に対する反射部材４の光軸方向の位置ズレが大きくならないので、所定の配光特性を維持しやすい。

図４及び図６に示すように、反射部材４は、外筒部４３および内筒部４４を有する二重構造部分を有する。内筒部４４に反射面４２が形成されており、外筒部４３に挿通孔４ｈが形成されている。内筒部４４は、ＬＥＤ基板側に向かうにつれて、ＬＥＤ素子１０が配置されている領域へ向けて径が縮まっており、内筒部４４の入口４０がＬＥＤ素子１０に近接している。

図４に示すように、支持部材としての外筒５と反射部材４との間には、弾性反発力を蓄積した状態で弾性部材７が配置されている。弾性部材７としては、例えばスポンジやゴムなどが挙げられる。本実施形態では、弾性部材７としてのスポンジを反射部材４の外周面に周方向の複数箇所に貼り付けている。弾性部材７によってがたつきを抑制できる。

図４に示すように、反射部材４のＬＥＤ基板側部位４ａは、支持部材としての外筒５の筒部よりも小径に形成されており、外筒５の筒部から離間している。この構成によれば、外筒５を介してＬＥＤ基板１からの伝熱を受けにくくすることが可能となる。

図５に示すように、反射部材４における反射面４２は、筒軸Ｐ_２に対して回転対称となる長尺状面４２ａを組み合わせて構成されている。

図５に示すように、長尺状面４２ａは、周方向ＣＤに沿った断面が直線Ｌｉのみとなる形状に形成されている。言い換えれば、長尺状面４２ａの周方向ＣＤに沿った断面は、多角形に形成される。

図４に示すように、長尺状面４２ａは、軸方向Ｘに沿った断面が曲線（Ｃｒ１、Ｃｒ２、Ｃｒ３）のみとなる形状に形成されている。図４に示すように、長尺状面４２ａにおける軸方向Ｘに沿った断面は、変曲点Ｐ_３で結合された複数の曲線Ｃｒ１〜３のみで形成されている。各々の曲線Ｃｒ１〜３は、互いに異なる曲率を有する。本実施形態では、長尺状面４２ａの軸方向Ｘに沿った断面は、複数の曲線Ｃｒ１〜３で形成されているが、単一の曲線で形成されていてもよい。曲線の数は適宜変更可能である。本実施形態のように、曲率の異なる複数の曲線を用いれば、所望の配光角を得ることが可能となる。

本実施形態では、周方向に４８個の長尺状面４２ａを周回させて反射面４２を構成している。一周の分割数について、被照射面の全体的な照度ムラは、分割数０（すなわち周方向断面が曲線）では、ムラが一番大きく、分割数が１２、２４、３６、４８と大きくなるにつれて、照度ムラが減少した。分割数４８〜６０が差異が少なく、照度ムラが小さかった。分割数が７２以上になると、曲線に近づくため照度ムラが大きくなった。

一周の分割数について、被照射面の中心部分の照度ムラについて、分割数１２〜３６は、色ムラが大きい。分割数４８〜７２は色ムラが減少した。

したがって、一周の分割数は、４８〜６０が好ましいと分かる。

本実施形態では、反射部材４は、樹脂製であり、反射面４２には、シボ加工による拡散表面処理を施している。シボ加工による表面の凹凸の深さ平均は、３μ〜６μｍであるが、これに限定されない。シボ加工によっても照度ムラを低減できる。

反射面４２には、白色塗装層又はアルミ蒸着膜を施してもよい。

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が取り付けられる基台２と、ＬＥＤ素子１０を取り囲む筒状の反射部材４と、基台２を支持する支持部材としての外筒５と、を備える。反射部材４は、支持部材としての外筒５に支持されており、ＬＥＤ基板１から離間している。

このように、反射部材４は、ＬＥＤ基板１から離間しているので、ＬＥＤ基板１で生じる熱を受けにくくなり、反射部材４の熱膨張に起因する照射ムラを抑制又は防止することが可能となる。

本実施形態では、支持部材としての外筒５は、筒状をなし、反射部材４を内包しており、反射部材４のＬＥＤ基板側部位４ａは、支持部材としての外筒５の筒部よりも小径に形成され且つ筒部から離間している。

この構成によれば、反射部材４のＬＥＤ基板側部位４ａは、支持部材としての外筒５の筒部よりも小径に形成され且つ筒部から離間しているので、支持部材としての外筒５を介したＬＥＤ基板１からの伝熱を受けにくくなり、熱膨張に起因する照度ムラを抑制することが可能となる。

本実施形態では、反射部材４は、外筒部４３および内筒部４４を有し、内筒部４４に反射面４２が形成され、外筒部４３が支持部材としての外筒５に支持されている。

この構成によれば、外筒部４３と内筒部４４の間に空間によって伝熱が阻害され、反射部材４の熱膨張に起因する照度ムラを抑制可能となる。また、反射面４２が形成される内筒部４４ではなく、外筒部４３が支持部材としての外筒５に支持されているので、反射面４２が支持構造に起因する光量損失などの悪影響を受けにくい。

本実施形態では、内筒部４４は、ＬＥＤ基板側に向かうにつれて、ＬＥＤ素子１０が配置されている領域へ向けて径が縮まっている。

この構成によれば、内筒部４４の入口４０がＬＥＤ素子１０に近接するので、ＬＥＤ素子１０から発光された光が逃げて光量損失することを回避でき、高輝度を確保可能となる。

本実施形態では、支持部材としての外筒５と反射部材４との間には、弾性反発力を蓄積した状態で弾性部材７が配置されている。

この構成によれば、支持部材としての外筒５に反射部材４を取り付けたときのがたつきを防止できる。

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。

例えば、本実施形態では、支持部材が筒状をなす外筒５であるが、筒状に限定されない。

１…ＬＥＤ基板
１０…ＬＥＤ素子
２…基台
４…反射部材
４ａ…ＬＥＤ基板側部位
４２…反射面
４３…外筒部
４４…内筒部
５…外筒（支持部材）
７…弾性部材

Claims (5)

1. ＬＥＤ素子が配置されるＬＥＤ基板と、
   前記ＬＥＤ基板が取り付けられる基台と、
   前記ＬＥＤ素子を取り囲む筒状の反射部材と、
   前記基台を支持する支持部材と、を備え、
   前記反射部材は、前記支持部材に支持されており、前記ＬＥＤ基板から離間している、ＬＥＤ照明装置。
2. 前記支持部材は、筒状をなし、前記反射部材を内包しており、
   前記反射部材のＬＥＤ基板側部位は、前記支持部材の筒部よりも小径に形成され且つ前記筒部から離間している、請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
3. 前記反射部材は、外筒部および内筒部を有し、前記内筒部に反射面が形成され、前記外筒部が前記支持部材に支持されている、請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。
4. 前記内筒部は、前記ＬＥＤ基板側に向かうにつれて、前記ＬＥＤ素子が配置されている領域へ向けて径が縮まっている、請求項３に記載のＬＥＤ照明装置。
5. 前記支持部材と前記反射部材との間には、弾性反発力を蓄積した状態で弾性部材が配置されている、請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。

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