JP2019197637A - 照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化され、製造容易な照明器具を提供する。【解決手段】照明器具１の本体背面部を構成する、アルミ押出し成形材からなるアルミベース１１の表面に形成した微細な凹部に、本体側面部を構成する、射出成形により樹脂成形材からなる樹脂筐体１３の樹脂を食い込ませて、これら金属材料と樹脂とを一体化する。これによりアルミベース１１と樹脂筐体１３との強固な接合力を得る。【選択図】図２

Description

本発明は、例えばトンネル内に設置して使用される照明器具に関する。

近年、低消費電力、長寿命等の観点から、種々の分野において発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が光源として用いられている。照明器具等においても発光源としてＬＥＤが多用されている。

従来より、照明器具等の本体部を製造する工程において金属と樹脂（例えば、アルミニウム成形板と合成樹脂成形体）を一体化して接合する場合、接着剤、ネジ止め等により機械的に接合することが一般的であった。

特許文献１は、ＬＥＤ発光装置を内蔵した照明器具であって、金属と樹脂を一体成形した部品を用いて、放熱性と安全性を高め、低コストかつ高信頼性の照明器具を開示している。特許文献２は、ステンレス等の金属材料で耐食性等を向上させ、プレス成型等により成形された器具本体からなるＬＥＤトンネル照明器具を開示している。

特許第５９４５２４６号公報 特許第５４８２３０８号公報

上記の特許文献１に開示されたインサート成形法は、金型内に挿入した金属部品の周囲に樹脂を注入して金属と樹脂を一体化する樹脂射出成形方法であるが、このようなインサート成形を使用した金属と樹脂の一体化方法では、金属と樹脂の界面にわずかな隙間が生じる。

そのため、野外等に設置され、気密性を要求される製品（器具本体）にはインサート成形を適用できないという問題がある。また、インサート成形による製品は、強度と防水性に欠け、軽量化が難しいという問題もある。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、軽量化が可能で製造も容易な照明器具を提供することである。

上記の目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として以下の構成を備える。すなわち本発明の照明器具は、光源として複数のＬＥＤ素子を内蔵した本体と、前記本体の前面部分を覆うように配置され、一部を透光部材で構成したカバー部とを備え、前記本体は背面部がアルミ押出し成形材からなり側面部が樹脂成形材からなる筐体で構成され、前記複数のＬＥＤ素子から発生した熱を前記背面部に伝導させることを特徴とする。

例えば、前記樹脂成形材の一部が前記アルミ押出し成形材の表面に形成された微細孔内に食い込み結着した状態で接合して該アルミ押出し成形材と該樹脂成形材とを一体成形することで前記背面部と前記側面部とが一体成形されていることを特徴とする。例えば、前記背面部は、第１の領域と、該第１の領域より延出するとともに該第１の領域よりも、前記本体の背面側に後退して形成された第２の領域とを有し、該第１の領域の表面に前記複数のＬＥＤ素子を配置した基板が搭載され、かつ、該第１の領域の裏面に放熱フィンが形成されており、前記第２の領域に前記複数のＬＥＤ素子の駆動電源が収容されることを特徴とする。

例えば前記本体は、前記側面部のうち対向する側面部間に橋渡しされ該側面部と一体成形された梁状部材を有し、該梁状部材と一体成形され前記第１の領域の法線方向に突出する係止突起部に前記基板および前記駆動電源を固定することを特徴とする。また、例えば前記梁状部材は、前記背面部の上面に形成された溝部と嵌合しながら該背面部と一体成形されていることを特徴とする。また例えば、前記溝部は断面形状が台形であることを特徴とする。さらには例えば、前記複数のＬＥＤ光源を搭載した基板は、前記第１の領域において前記背面部と密着していることを特徴とする。

本発明によれば、金属材料と樹脂とを一体化して軽量化し、製造が容易であってトンネル等の特殊な使用環境に適した照明器具を提供できる。

本発明の実施形態に係る照明器具の外観斜視図である。 本実施形態に係る照明器具の分解斜視図である。 アルミベースと樹脂筐体を一体成形した本体筐体の外観斜視図である。 図３の本体筐体をＸ−Ｘ´矢視線に沿って縦方向に切断した断面図である。 図５（ａ）は樹脂リベットの外観斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）においてＹ−Ｙ´矢視線に沿って樹脂リベットを縦方向に切断した断面図である。 前面カバーの周縁部に取り付ける防水パッキンの断面図である。 変形例に係るアルミベースの端部と樹脂筐体の内側縁部との一体的な接合状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る照明器具の外観斜視図であり、トンネル壁等に設置したときの様子を示している。図１ではＡ方向が道路側、Ｂ方向が壁側であり、照明器具１を壁面に固定する固定用金具の図示を省略している。また、図２は、本実施形態に係る照明器具の分解斜視図である。

図１等に示すように本実施形態に係る照明器具１は、器具の背面側（設置時の壁側）に位置する器具本体２０と、照明器具１の前面側（照明光が照射される側）において器具本体２０を覆うカバー部１０を備える。器具本体２０は、アルミニウム等の金属材料を押出し成形してなるアルミベース１１に、結晶性樹脂であって熱可塑性樹脂でもあるＳＰＳ樹脂からなる樹脂筐体１３を一体成形した筐体で構成される。

カバー部１０は、前面カバー１６、前面カバー押さえ１７等を備える。前面カバー１６は、器具本体２０の前面部分とほぼ同じ大きさを有し、アクリル樹脂等からなる厚さ数ｍｍの透明な板状部材である。前面カバー１６の表面には、傷等から保護するためのハードコート処理がなされている。

前面カバー１６の周縁部には防水パッキン１４が取り付けられている。防水パッキン１４は、例えばソリッドシリコンゴム（硬度４０）からなり、図６にその断面を示すように、上面と下面部分の全周に渡って平行に走る２本のリブ１４ａ〜１４ｄが設けられている。

前面カバー押さえ１７を樹脂筐体１３に固定することで、前面カバー１６の周縁部に取り付けた防水パッキン１４に圧縮力が加わり、それにより防水パッキン１４の上下２本のリブが潰されて変形する。その結果、前面カバー押さえ１７および樹脂筐体１３の枠部と、前面カバー１６の枠部との密着性が向上して、防水効果を得ることができる。

すなわち、前面カバー押さえ１７の周辺枠の裏面には、樹脂筐体１３の周辺枠部分に設けた複数の孔に対応する位置に樹脂リベット（樹脂ピン）が設けられている（図２では不図示）。これら複数の樹脂リベットを、樹脂筐体１３の周辺枠に設けた複数の孔に位置合わせして挿入することによって、前面カバー１６の周縁が、防水パッキン１４を介在させながら樹脂筐体１３の周辺枠に押さえ付けられる。

なお、前面カバー押さえ１７の両サイドの枠部の中央部には、落下防止等の安全対策上の理由から、前面カバー押さえ１７の落下防止用ネジ１８ａ，１８ｂを挿通するための孔部１７ａ，１７ｂが設けられている。

図２に示すようにアルミベース１１は、放熱フィン部３３と電源載置部３５からなる。放熱フィン部３３の表面にはＬＥＤモジュール２１が搭載され、裏面には、アルミベース１１の短手方向（ｙ方向）に沿って延び、長手方向（ｘ方向）にほぼ等間隔に配置された複数枚の放熱フィン１２が形成されている。ＬＥＤモジュール２１には、複数個のＬＥＤ素子が所定間隔で縦横に配列され、実装角度を調整することで、広範囲に渡って均質な照明光が得られるように構成されている。

電源載置部３５は、放熱フィン部３３をｘ方向に延出するとともに、放熱フィン部３３の平面部分を基準にしてｚ方向下方側に突出した形状を有し、外形がほぼ直方体のＬＥＤ駆動電源１５を載置、収容可能な容積を有する。

次に、本実施形態に係る照明器具１におけるアルミベース１１と樹脂筐体１３とを一体成形する方法について説明する。最初に、上記のように押出し成形されたアルミベース１１は、その表面をアルカリ液等で処理して数１０ｎｍオーダの微細な凹部（ディンプル）を形成する。その後、射出成形によって、樹脂筐体１３のＳＰＳ樹脂を、これらの凹部に入り込ませることで、金属材料と樹脂とを一体化する。これにより、アルミベース１１と樹脂筐体１３との強固な接合力を得ることができる。

図３は、アルミベース１１と樹脂筐体１３を一体成形した本体筐体３０の外観斜視図である。また、図４は、図３の本体筐体３０をＸ−Ｘ´矢視線に沿って縦方向に切断した断面図である。図２〜図４に示すように、アルミベース１１と樹脂筐体１３の長手方向（ｘ方向）において、アルミベース１１の端部１１ａ，１１ｂと、樹脂筐体１３の内側縁部１３ａ，１３ｂとがそれぞれ、上述した方法で一体的に接合される。また、アルミベース１１と樹脂筐体１３の短手方向（ｙ方向）において、樹脂筐体１３の縁部１３ｃ，１３ｄが下側、アルミベース１１の縁部１１ｃ，１１ｄが上側となるように、それぞれが上述した方法で一体的に接合されている。

さらに本体筐体３０は、図２等に示すように樹脂筐体１３の長手方向の壁部５２，５４と直交する方向（筐体の短手方向）に延出し、壁部５２，５４間を橋絡する梁状部材５１ａ，５１ｂ，５３ａ〜５３ｃを有する。梁状部材５１ａ，５１ｂは、アルミベース１１の放熱フィン部３３の上面に形成され、その短手方向に延びる溝部４１ａ，４１ｂと嵌合された状態でアルミベース１１と一体的に接合される。

同様に、梁状部材５３ａ〜５３ｃは、アルミベース１１の電源載置部３５の上面に形成され、その短手方向に延びる溝部４３ａ〜４３ｃと嵌合された状態でアルミベース１１と一体的に接合される。

さらに梁状部材５１ａ，５１ｂの上面には、ＬＥＤモジュール２１の固定用の樹脂ピンである樹脂リベット４５ａ〜４５ｈが、梁状部材５１ａ，５１ｂと一体形成されている。また、梁状部材５３ａ〜５３ｃの上面の樹脂リベット４７ａ〜４７ｄは、梁状部材５１ａ，５１ｂと一体形成された、ＬＥＤ駆動電源１５を固定するための樹脂ピンである。上記いずれの樹脂リベットも、梁状部材の上面から垂直方向（放熱フィン部３３の上面の法線方向）に突出している。

図４において破線の丸印内に拡大して示すように、溝部４１ａ，４１ｂ，４３ａ〜４３ｃの断面形状は台形である。このような形状とすることで、熱可塑性樹脂からなる梁状部材５１ａ，５１ｂ，５３ａ〜５３ｃに外部から熱が加わって膨張した場合、それらが金属からなるアルミベース１１で囲まれていることで圧縮応力が加わっても、梁状部材５１ａ，５１ｂ，５３ａ〜５３ｃが、それらとの接合部である溝部４１ａ，４１ｂ，４３ａ〜４３ｃから外れることを回避できる。

なお、図２〜図４に示すように、樹脂筐体１３の内壁側には、筐体補強用の複数のリブＬが形成されている。また、本体筐体３０における、図４に示す放熱フィン部３３の上面と筐体上面との距離（ｚ方向の高さ）Ｈは、ＬＥＤモジュール２１が前面カバー１６に近接する高さにする。こうすることで、筐体内での光の遮りがなく、プロビーム照明等において、ＬＥＤモジュール２１に配置された複数のＬＥＤ素子からの照射効率、配光等を最適化できる。

図５は、梁状部材の上面に形成された樹脂リベット（樹脂ピン）４５ａ〜４５ｈ，４７ａ〜４７ｄの詳細図である。図５（ａ）は樹脂リベットの外観斜視図、図５（ｂ）は、図５（ａ）においてＹ−Ｙ´矢視線に沿って樹脂リベットを縦方向に切断した断面図である。

図５（ａ）等に示すように樹脂リベットは、下方（梁状部材側）に向かって広がる傘部６１と、傘部６１の下部から梁状部材に至る基部６３とからなる。樹脂リベットの傘部６１と基部６３は、その中心部分が一定幅で垂直方向に割れたスリット（割れ目）６２が形成されている。よって、傘部６１は傘部材６１ａ，６１ｂからなり、基部６３は基部材６３ａ，６３ｂからなる。

樹脂リベット４５ａ〜４５ｈ，４７ａ〜４７ｄで固定する固定対象物（ここでは、ＬＥＤモジュール２１、ＬＥＤ駆動電源１５）に設けた孔に樹脂リベットを差し込む際、傘部材６１ａ，６１ｂに対して、図５（ａ）において白抜き矢印で示すように水平両方向から力が加わる。そのため、傘部材６１ａ，６１ｂ等が樹脂の弾性機能により撓んで互いに中心に寄り、スリット幅が例えば約１ｍｍのスリット６２が閉じることで、固定対象物の通過を容易にする。

樹脂リベットは、その傘部６１と基部６３の接合部分において、傘部６１の径Ｄ１が基部６３の径Ｄ２よりも大きい。よって、傘部６１のうち基部６３との接合部分がフランジを形成し、一旦、基部６３に嵌合した固定対象物は、抜けることがない。

さらに樹脂リベットは、図５（ｂ）に示すように、傘部６１の最下部周縁６５ａ，６５ｂと、基部６３の根本６７ａ，６７ｂには丸み（アール）が設けられている。このようにアールを付けることで、樹脂リベットに固定対象物を取り付ける際、樹脂リベットの根本に応力がかかっても樹脂リベットが折れる等の問題を回避できる。

なお、樹脂カバー１７の枠部裏面に形成された取付け用樹脂リベットについても、上述した樹脂リベット４５ａ〜４５ｈ，４７ａ〜４７ｄと同様であるため、ここでは、その説明を省略する。

樹脂リベットの傘部６１の径Ｄ１（ピン幅）については、固定対象物に応じて寸法を変える仕様としてもよい。例えば、（ＬＥＤ駆動電源用の樹脂リベットピン幅）＞（ＬＥＤモジュール用の樹脂リベットピン幅）＞（樹脂カバーの樹脂リベットピン幅）という寸法関係を有するようにしてもよい。その際、いずれの固定対象物であっても、基部６３の径寸法Ｄ２を一定としてもよい。

以上説明したように本実施形態に係る照明器具は、本体の背面部を構成する、アルミ押出し成形材からなるアルミベースの表面に形成した微細な凹部に、本体の側面部を構成する、射出成形により樹脂成形材からなる樹脂筐体の樹脂を食い込ませて、これら金属材料と樹脂とを一体化している。これにより、アルミベースと樹脂筐体との強固な接合力を得ることができる。

すなわち、照明器具の本体筐体において、機械的な強度を要する部分を金属で構成し、それ以外の部分を樹脂で構成するとともに、これらの部分が互いに接する部位において金属材料と樹脂とを結着した状態で接合し、一体化することで、本体筐体の軽量化および低背化と、材料の無駄を排除できる。また、アルミベースをアルミ押出し成形で作成することで、製造が容易かつ安価になる。

したがって、本体筐体の軽量化により照明器具全体の軽量化が実現できるので、例えば、トンネル壁面等へ設置する場合、照明器具の取付け部分の負荷軽減に伴うアンカー強度の緩和、落下防止ワイヤの細線化に加えて、小型、軽量化により作業者一人による照明器具の設置作業が可能となる。

また、本実施形態に係る照明器具では、押出し成形によりアルミベースの上面に断面形状が台形の溝部を形成し、それらの溝部と、樹脂筐体の側面間に形成された梁状部材上に一体成形された部品固定用の樹脂リベットとを嵌合した状態で一体的に接合する。

これにより、従来のダイキャストでは形成できなかったリベットを、樹脂リベットとして筐体と一体成形して、その樹脂リベットにワンタッチでＬＥＤモジュール、ＬＥＤ駆動電源等を取り付けることができる。その結果、ネジ止めが不要になることで製造工程を簡略化して、組立工数を減らすことができる。

本発明は上記の実施形態に限定されず、例えば以下のような変形が可能である。
＜変形例１＞
上記の実施形態において、図２等に示すアルミベース１１と樹脂筐体１３の長手方向における接合部、すなわち、アルミベース１１の端部１１ａ，１１ｂと、樹脂筐体１３の内側縁部１３ａ，１３ｂとの一体的な接合面積は、アルミベースの端部面積に依存する。

そこで、これらの部位において、例えば、図７の断面図に示すように樹脂筐体１３の一部をアルミベース１１側に延出させたせり出し部７１を設け、アルミベース１１の端部と樹脂筐体１３の内側縁部との一体的な接合面積（図７において太線７３で示す。）を増やす構成にしてもよい。これにより、金属と樹脂間において、さらなる接合強度を得ることが可能となる。

＜変形例２＞
上記の実施形態では、放熱フィン部３３と電源載置部３５からなるアルミベース１１の全体が金属材料からなる構成としたが、これに限定されない。例えば、図示を省略するが、放熱フィン部３３のみを金属材料で形成し、放熱フィン部３３に隣接する電源載置部３５を樹脂で構成してもよい。

こうすることで、少なくともＬＥＤモジュール２１が搭載された箇所において、ＬＥＤモジュール２１の背面側が金属と接して放熱を確保でき、電源載置部３５を樹脂製とすることで軽量化を図ることができる。

１ 照明器具
１０ カバー部
１１ アルミベース
１１ｃ，１１ｄ アルミベースの縁部
１３ 樹脂筐体
１３ｃ，１３ｄ 樹脂筐体の縁部
１４ 防水パッキン
１４ａ〜１４ｄ，Ｒ リブ
１６ 前面カバー
１７ 前面カバー押さえ
１７ａ，１７ｂ 孔部
１８ａ，１８ｂ 落下防止用ネジ
２０ 器具本体
２１ ＬＥＤモジュール
３０ 本体筐体
３３ 放熱フィン部
３５ 電源載置部
４１ａ，４１ｂ 溝部
４５ａ〜４５ｈ，４７ａ〜４７ｄ 樹脂リベット
５１ａ，５１ｂ，５３ａ〜５３ｃ 梁状部材
５２，５４ 壁部
６１ 傘部
６１ａ，６１ｂ 傘部材
６２ スリット
６３ 基部
６３ａ，６３ｂ 基部材
６５ａ，６５ｂ 傘部の最下部周縁
６７ａ，６７ｂ 基部の根本

Claims (7)

1. 光源として複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子を内蔵した本体と、
   前記本体の前面部分を覆うように配置され、一部を透光部材で構成したカバー部と、
   を備え、
   前記本体は背面部がアルミ押出し成形材からなり側面部が樹脂成形材からなる筐体で構成され、前記複数のＬＥＤ素子から発生した熱を前記背面部に伝導させることを特徴とする照明器具。
2. 前記樹脂成形材の一部が前記アルミ押出し成形材の表面に形成された微細孔内に食い込み結着した状態で接合して該アルミ押出し成形材と該樹脂成形材とを一体成形することで前記背面部と前記側面部とが一体成形されていることを特徴とする請求項１に記載の照明器具。
3. 前記背面部は、第１の領域と、該第１の領域より延出するとともに該第１の領域よりも、前記本体の背面側に後退して形成された第２の領域とを有し、該第１の領域の表面に前記複数のＬＥＤ素子を配置した基板が搭載され、かつ、該第１の領域の裏面に放熱フィンが形成されており、前記第２の領域に前記複数のＬＥＤ素子の駆動電源が収容されることを特徴とする請求項１に記載の照明器具。
4. 前記本体は、前記側面部のうち対向する側面部間に橋渡しされ該側面部と一体成形された梁状部材を有し、該梁状部材と一体成形され前記第１の領域の法線方向に突出する係止突起部に前記基板および前記駆動電源を固定することを特徴とする請求項３に記載の照明器具。
5. 前記梁状部材は、前記背面部の上面に形成された溝部と嵌合しながら該背面部と一体成形されていることを特徴とする請求項４に記載の照明器具。
6. 前記溝部は断面形状が台形であることを特徴とする請求項５に記載の照明器具。
7. 前記複数のＬＥＤ光源を搭載した基板は、前記第１の領域において前記背面部と密着していることを特徴とする請求項１に記載の照明器具。