JP7186535B2 - ヒートシンク、光源ユニット及び照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、光源から発生する熱を放散するヒートシンク、光源ユニット及び照明器具に関する。

従来、天井又は梁等に取り付けられる照明器具が知られている。また、高天井から吊り下げられる照明器具が知られている。これらの照明器具として、光源から発生する熱を放散するヒートシンクを備える照明器具が提案されている。特許文献１には、複数の板状のフィンが平行に並べられたヒートシンクを有する照明装置が開示されている。特許文献１において、フィンの間に埃が溜まることを抑制することを目的として、ヒートシンクを覆う庇部を設けることが考えられる。

特許第６２７２４４７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された照明装置において、庇部を設けると、庇部によってヒートシンクから放散される熱が遮られて熱が篭り、放熱性が悪化してしまう。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、庇部を設けても放熱性を維持するヒートシンク、光源ユニット及び照明器具を提供するものである。

本発明に係るヒートシンクは、光源部が取り付けられる第１のベース面を有するベース部と、ベース部の第１のベース面の裏面の第２のベース面に載置され、光源部からの熱を放散するフィンを有するフィン部と、フィン部に対向して接触する第１の庇面を有し、フィン部を覆う庇部と、フィン部を介してベース部と庇部とを連結し、ベース部及び庇部に対し平行な形状をなしている連結部と、を備える。

本発明によれば、連結部がフィン部を介してベース部と庇部とを連結しているため、光源部からの熱を、フィン部を介して庇部に伝達させることができる。従って、庇部を設けても、放熱性を維持することができる。

本発明の実施の形態１に係る照明器具１を示す組立斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る照明器具１を示す下面図である。 本発明の実施の形態１に係る照明器具１を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る照明器具１を示す側面図である。 本発明の実施の形態１に係る照明器具１を示す側面断面図である。 本発明の実施の形態１に係る光源部２１０を示す下面図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートシンク２２０を示す組立斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートシンク２２０を下側からみた場合の分解斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートシンク２２０を上側からみた場合の分解斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るベース部２２１を示す下面図である。 本発明の実施の形態１に係るフィン２２３ａを示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートシンク２２０において庇部２２２を外した場合の上面図である。 本発明の実施の形態１に係る固定部１２０を示す側面断面図である。 本発明の実施の形態２に係る照明器具１ａを示す組立斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る照明器具１ａを示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態２に係るヒートシンク２２０ａにおいて庇部２２２ａを外した場合の上面図である。 本発明の実施の形態３に係るアームを示す斜視図である。 本発明の実施の形態４に係るヒートシンク２２０を示す組立斜視図である。 本発明の実施の形態４に係るヒートシンク２２０を下側からみた場合の分解斜視図である。 本発明の実施の形態４に係るフィン２２３ａを示す斜視図である。 本発明の実施の形態５に係る照明器具１ｂを示す組立斜視図である。 本発明の実施の形態５に係る照明器具１ｂを示す分解斜視図である。

実施の形態１．
以下、本発明に係るヒートシンク、光源ユニット及び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。図１は、本発明の実施の形態１に係る照明器具１を示す組立斜視図であり、図２は、本発明の実施の形態１に係る照明器具１を示す下面図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る照明器具１を示す分解斜視図であり、図４は、本発明の実施の形態１に係る照明器具１を示す側面図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る照明器具１を示す側面断面図であり、図２のＡ－Ａ断面図である。図１～図５に示すように、照明器具１は、天井等に取り付けられるものであり、天井等の被取付部（図示せず）に取り付けられる支持部１００と、支持部１００に保持される光源ユニット２００とを備えている。

（支持部１００）
支持部１００は、アーム１１０と、固定部１２０と、接続部１３０と、落下防止部１４０とを有している。アーム１１０は、例えば板金を折り曲げてＵ字状に形成された部材であり、ボルト等の固定具によって被取付部に取り付けられる。固定部１２０は、例えば平板状の板金の両端を折り曲げた形状をなす部材であり、光源ユニット２００を保持する。接続部１３０は、アーム１１０と固定部１２０とを接続するものであり、例えば２個のボルトと２個のナットとからなる。固定部１２０は、剛性がある金属で形成されており、接続部１３０によって、アーム１１０に対し揺動自在に取り付けられている。

落下防止部１４０は、被取付部に取り付けられる取付部１４２と、取付部１４２と固定部１２０とを接続するワイヤ１４１とを有している。落下防止部１４０は、仮に光源ユニット２００がアーム１１０から外れても、光源ユニット２００が落下することを抑制する。

（光源ユニット２００）
光源ユニット２００は、光を照射する光源部２１０と、光源部２１０からの熱を放散するヒートシンク２２０とを有する。また、光源ユニット２００は、光源部２１０に電力を供給して点灯させる電源ユニット２３０と、光源部２１０を覆うようにヒートシンク２２０に取り付けられるカバー２４０とを有している。

（光源部２１０）
図６は、本発明の実施の形態１に係る光源部２１０を示す下面図である。図６に示すように、光源部２１０は、複数の発光素子２１１と、複数の発光素子２１１が放射状に並べられた基板２１２とを有している。基板２１２は、円板状をなしており、縁部に切り欠き２１２ａが形成されている。

（ヒートシンク２２０）
図７は、本発明の実施の形態１に係るヒートシンク２２０を示す組立斜視図である。図７に示すように、ヒートシンク２２０は、角柱状をなしており、矩形板状のベース部２２１と、複数のフィン２２３ａを有するフィン部２２３と、フィン部２２３を覆う矩形板状の庇部２２２とを有している。ベース部２２１、フィン部２２３及び庇部２２２は、例えばアルミニウム製の板を加工して形成されたものであり、組み合わせることによってヒートシンク２２０が製造される。ヒートシンク２２０は、アルミニウム板を板金加工して形成されることによって、射出成型の場合よりも重量を軽くすることができることに加え、成型用の金型が不要であるため、製造費用を抑えることができる。なお、アルミニウム板は、射出成型に用いられるアルミニウム材よりもアルミニウムの純度が高く、板厚が薄くても、射出成型に用いられるアルミニウム材と同等以上の放熱性を確保することができる。

図８は、本発明の実施の形態１に係るヒートシンク２２０を下側からみた場合の分解斜視図であり、図９は、本発明の実施の形態１に係るヒートシンク２２０を上側からみた場合の分解斜視図である。図１０は、本発明の実施の形態１に係るベース部２２１を示す下面図である。図８及び図９に示すように、ベース部２２１は、光源部２１０が取り付けられる第１のベース面２１ａと、第１のベース面２１ａの裏面の第２のベース面２１ｂとを有している。第２のベース面２１ｂには、フィン部２２３が略垂直に載置される。なお、フィン部２２３は、第２のベース面２１ｂに対して完全な垂直でなくてもよく、交差する角度であればよい。図１０に示すように、ベース部２２１には、電線２６０を保持する円筒状のブッシュ２５０が設けられている。ブッシュ２５０は、基板２１２に形成された切り欠き２１２ａ（図６参照）に挿入されることにより、ベース部２２１と基板２１２との位置決めが容易となる。

図１１は、本発明の実施の形態１に係るフィン２２３ａを示す斜視図である。フィン部２２３は、放射状に並べられた複数のフィン２２３ａと、ベース部２２１に接続されるベース接続部２２３ｂと、庇部２２２に接続される庇接続部２２３ｃとを有している。ヒートシンク２２０は、複数のフィン２２３ａが放射状に配置されていることにより、照明器具１の全周から換気することができるため、放熱性を向上させることができる。図１１に示すように、フィン２２３ａは、２枚１組となっており、フィン２２３ａの下端部同士がベース接続部２２３ｂによって接続されている。２枚１組のフィン２２３ａのうち、一方のフィン２２３ａの上端部には、庇接続部２２３ｃが設けられている。ベース接続部２２３ｂは、ベース部２２１に固定されており、固定手段は、レーザ溶接等の溶接でもよく、リベット等の固定部材を用いたものでもよい。庇接続部２２３ｃは、庇部２２２に固定されており、固定手段は、レーザ溶接等の溶接でもよく、リベット等の固定部材を用いたものでもよい。

図１２は、本発明の実施の形態１に係るヒートシンク２２０において庇部２２２を外した場合の上面図である。図１２に示すように、接続部１３０は、フィン２２３ａ同士の間に配置されている。このため、フィン２２３ａは、接続部１３０に干渉しない。従って、フィン２２３ａは、接続部１３０に干渉しないように内側に縮められる必要がなく、ベース部２２１の縁部にまで張り出すことができる。よって、照明器具１は、フィン２２３ａに自然対流を与え易い。これにより、ヒートシンク２２０は、放熱効果を高めることができる。

図８及び図９に示すように、庇部２２２は、ベース部２２１と同形状をなしており、フィン部２２３に対向して接触する第１の庇面２２ａと、第１の庇面２２ａの裏面の第２の庇面２２ｂとを有している。第２の庇面２２ｂには、電源ユニット２３０が載置される。ここで、保持部の固定部１２０は、ベース部２２１の第１のベース面２１ａと庇部２２２の第１の庇面２２ａとを接続している（図１参照）。

本実施の形態１では、ベース接続部２２３ｂ及び庇接続部２２３ｃが、フィン部２２３を介してベース部２２１と庇部２２２とを連結する連結部２２３ｄの機能を有している。ベース接続部２２３ｂは、フィン２２３ａとベース部２２１とを固定し、庇接続部２２３ｃは、フィン２２３ａと庇部２２２とを固定している。本実施の形態１では、ベース接続部２２３ｂ及び庇接続部２２３ｃが２枚１組のフィン２２３ａの全ての組に設けられており、２枚１組のフィン２２３ａの全ての組が、ベース部２２１及び庇部２２２に固定されている。このため、ベース部２２１、フィン２２３ａ及び庇部２２２がそれぞれ密着し、伝熱性を向上させることができる。なお、ベース接続部２２３ｂ及び庇接続部２２３ｃは、複数のフィン２２３ａのうち少なくとも１つに設けられていればよい。ベース接続部２２３ｂ及び庇接続部２２３ｃが、フィン２２３ａの一部のみに設けられている場合、ヒートシンク２２０の製造工数が削減され、容易に組み立てることができる。また、ベース接続部２２３ｂ及び庇接続部２２３ｃは、フィン２２３ａに設けられている必要はなく、別部材としてもよい。

更に、本実施の形態１では、ベース部２２１、フィン部２２３及び庇部２２２は、アルミニウム板を加工して形成された場合について例示しているが、ヒートシンク２２０の一部を射出成型で形成してもよい。この場合、アルミニウム板を加工した部分と、射出成型で形成された部分とを組み合わせることによって、ヒートシンク２２０が製造される。また、本実施の形態１では、フィン２２３ａは、ベース部２２１に放射状に並べられている場合について例示しているが、互いに並列に並べられてもよい。

（電源ユニット２３０）
電源ユニット２３０は、ヒートシンク２２０の庇部２２２に設けられることによって、電源ユニット２３０から生じる熱をヒートシンク２２０に伝達させることができる。従って、ヒートシンク２２０は、電源ユニット２３０の温度が上昇することを抑制することができる。電源ユニット２３０は、図１及び図３に示すように、点灯装置２３１と、端子台２３２と、本体底部２３３と、本体蓋部２３４と、端子台カバー２３５とを有している。点灯装置２３１は、光源部２１０に電線２６０を介して点灯するための電力を供給する。端子台２３２は、外部に設けられた商用電力からの電線２６０が接続され、点灯装置２３１に電力を供給する。本体底部２３３は、点灯装置２３１及び端子台２３２を載置するものであり、ヒートシンク２２０の庇部２２２の第２の庇面２２ｂに取り付けられる。本体蓋部２３４は、点灯装置２３１及び端子台２３２を覆うように、本体底部２３３に取り付けられる。これにより、点灯装置２３１及び端子台２３２は、本体蓋部２３４及び本体底部２３３からなるケース内部に収納される。なお、端子台２３２は、本体蓋部２３４に形成された開口から外部に露出している。端子台カバー２３５は、本体蓋部２３４の開口から露出している端子台２３２の入力部を覆う部材である。

（カバー２４０）
カバー２４０は、図１及び図３に示すように、有底角筒状の箱体であり、光源部２１０を覆いつつヒートシンク２２０のベース部２２１に固定されている。なお、カバー２４０の内側に、光源部２１０から照射された光の進行方向を制御するレンズユニット及び光を反射するリフレクタ等が設けられてもよい。なお、レンズユニットが設けられる場合、光源部２１０とレンズユニットとは、一体化された後に、ヒートシンク２２０に固定されることが好ましい。これにより、照明器具１は、光源部２１０の発光素子２１１とレンズユニットのレンズとの相対的位置がずれることが抑制されて、組み立て性が向上する。

図１３は、本発明の実施の形態１に係る固定部１２０を示す側面断面図であり、図５の破線部を拡大した図である。ここで、固定部１２０について詳細に説明する。固定部１２０は、前述の如く、剛性がある金属で形成されている。図１３に示すように、固定部１２０がヒートシンク２２０の庇部２２２の第１の庇面２２ａに当たると共に、カバー２４０を抱え込んで、ヒートシンク２２０と係合することによって、振動等で生じるネジへの応力負荷を緩和し、強度を補完することができる。

本実施の形態１によれば、連結部２２３ｄであるベース接続部２２３ｂ及び庇接続部２２３ｃが、フィン部２２３を介してベース部２２１と庇部２２２とを連結している。このため、光源部２１０からの熱を、フィン部２２３を介して庇部２２２に伝達させることができる。従って、ヒートシンク２２０において庇部２２２が設けられても、放熱性を維持することができる。従来、ヒートシンクに庇部が設けられると、庇部によってヒートシンクから放散される熱が遮られて熱が篭り、放熱性が悪化してしまう。また、熱が篭ることを抑制するためにフィンの先端と庇部との間隔を広げると、照明器具が大型化してしまう。これに対し、本実施の形態１は、庇部２２２が、放熱性が高いアルミニウム板を加工して形成されたものであるため、庇部２２２とフィン２２３ａとの間に間隔を設ける必要がない。このため、ヒートシンク２２０は、庇部２２２とフィン２２３ａとを接触させることができる。従って、ヒートシンク２２０は、放熱性を維持しつつ、照明器具１を小型化することができる。

実施の形態２．
図１４は、本発明の実施の形態２に係る照明器具１ａを示す組立斜視図であり、図１５は、本発明の実施の形態２に係る照明器具１ａを示す分解斜視図である。図１６は、本発明の実施の形態２に係るヒートシンク２２０ａにおいて庇部２２２ａを外した場合の上面図である。図１４～図１６に示すように、本実施の形態２は、ヒートシンク２２０ａのベース部２２１ａと庇部２２２ａ及びカバー２４０ａが円状をなしている点で、実施の形態１と相違する。

ここで、図６に示すように、基板２１２は円板状をなしている。このため、円状のベース部２２１ａ及び庇部２２２ａを有する円柱状のヒートシンク２２０ａは、基板２１２に載置されることができる。即ち、円柱状のヒートシンク２２０ａであっても、角柱状のヒートシンク２２０ａであっても、基板２１２を共通部材として使用することができる。本実施の形態２のように、照明器具１ａは、ヒートシンク２２０ａのベース部２２１ａと庇部２２２ａ及びカバー２４０ａが円状であっても、実施の形態１の照明器具１と同様の効果を奏する。

実施の形態３．
図１７は、本発明の実施の形態３に係るアーム１６００を示す斜視図である。図１７に示すように、本実施の形態３において、アーム１６００は、固定面１６１０と、アーム側面１６２０と、立ち上がり部１６１１とを有する。固定面１６１０は、被取付部に取り付けられ水平方向に延びる長方形状の部材である。アーム側面１６２０は、固定面１６１０の長手方向の両端から被取付部と反対方向に延びる板状の部材であり、接続部１３０によって、固定部１２０に接続される。ここで、アーム側面１６２０において、固定部１２０に接続された部分から離間した位置の幅が狭い。これにより、アーム側面１６２０を軽量化することができる。また、アーム側面１６２０において、固定部１２０に接続された部分の幅は広いため、固定部１８００との接続性が悪化しない。立ち上がり部１６１１は、固定面１６１０の短手方向の両端から被取付部と反対側に立ち上がる部材である。これにより、固定面１６１０の強度を向上させることができる。

実施の形態４．
図１８は、本発明の実施の形態４に係るヒートシンク２２０を示す組立斜視図である。図１８に示すように、本実施の形態４において、ヒートシンク２２０は、補強フィン１７００を有している。補強フィン１７００は、フィン２２３ａ同士の間に設けられ、固定部１２０に対し垂直となるように配置されている。なお、補強フィン１７００は対に設けられており、対に設けられた補強フィン１７００の対向する方向は、対に設けられた固定部１２０が対向する方向に対して交差しており、例えば垂直である。

図１９は、本発明の実施の形態４に係るヒートシンク２２０を下側からみた場合の分解斜視図である。図１９に示すように、補強フィン１７００は、ベース部２２１から庇部２２２に向かって延び、フィン２２３ａと同じ高さを有する板状の部材である。補強フィン１７００は、短手方向の両端から垂直方向に延びる短手側フランジ１７０１と、長手方向の両端から垂直方向に延びる長手側フランジ１７０２とを有する。長手側フランジ１７０２には、取付穴１７０３が形成されており、取付穴１７０３を用いて、一方の長手側フランジ１７０２とベース部２２１とが固定され、他方の長手側フランジ１７０２と庇部２２２とが固定されている。これにより、補強フィン１７００は、ベース部２２１及び庇部２２２にそれぞれ連結されている。これにより、補強フィン１７００は、ベース部２２１と庇部２２２との接続強度を向上させる。

また、補強フィン１７００は、固定部１２０と共に、フィン２２３ａの水平方向（ベース部２２１と庇部２２２とが対向する方向に対して垂直の方向）の回転負荷であるねじれ負荷や水平方向への負荷による変形を主に抑制することができる。従って、補強フィン１７００は、フィン部２２３の変形を抑制することができる。よって、フィン部２２３の変形による放熱性能の低下を抑制することができる。従って、光源部２１０の発光性能を保持することができる。実施の形態１～３のヒートシンク２２０は、ベース部２２１及び庇部２２２を有するため、本実施の形態４のように、補強フィン１７００を容易に追加することができ、放熱性能を向上させることができる。また、実施の形態１～４に係るヒートシンク２２０は、着脱自在であるため、取付けられた後も、様々な付加部品を追加して後付けすることができる。

図２０は、本発明の実施の形態４に係るフィン２２３ａを示す斜視図である。図２０に示すように、フィン２２３ａは、ベース部２２１から庇部２２２に向かって延びる方向と交差する方向に突出する突出部２２３０を有している。これにより、フィン２２３ａの強度を向上させることができる。本実施の形態４では、突出部２２３０がフィン２２３ａの上端部に設けられている場合について例示しているが、突出部２２３０はフィン２２３ａのいずれの部分に設けられていてもよい。

実施の形態５．
図２１は、本発明の実施の形態５に係る照明器具１ｂを示す組立斜視図である。図２１に示すように、本実施の形態５に係る照明器具１ｂは、２個の光源ユニット２００を有しており、固定部１８００が２個の光源ユニット２００を連結して固定している。固定部１８００は、水平方向に延びる板状の部材であり、２個の光源ユニット２００のそれぞれのベース部２２１の第１のベース面２１ａと庇部１２２２の第１の庇面２２ａとを接続する。このように、本実施の形態５に係る照明器具１ｂは、固定部１８００を変更するのみで、複数の光源ユニット２００を接続することができる。なお、本実施の形態５では、固定部１８００が２個の光源ユニット２００を連結する場合について例示しているが、固定部１８００が３個以上の光源ユニット２００を連結する構成としてもよい。

図２２は、本発明の実施の形態５に係る照明器具１ｂを示す分解斜視図である。図２２に示すように、本実施の形態５における２個の庇部１２２２は、一体的に形成されている。これにより、ヒートシンク２２０の強度を向上させることができる。なお、３個以上の庇部１２２２が一体的に形成されてもよい。

１，１ａ，１ｂ 照明器具、２１ａ 第１のベース面、２１ｂ 第２のベース面、２２ａ 第１の庇面、２２ｂ 第２の庇面、１００ 支持部、１１０ アーム、１２０ 固定部、１３０ 接続部、１４０ 落下防止部、１４１ ワイヤ、１４２ 取付部、２００ 光源ユニット、２１０ 光源部、２１１ 発光素子、２１２ 基板、２１２ａ 切り欠き、２２０，２２０ａ ヒートシンク、２２１，２２１ａ ベース部、２２２，２２２ａ 庇部、２２３ フィン部、２２３ａ フィン、２２３ｂ ベース接続部、２２３ｃ 庇接続部、２２３ｄ 連結部、２３０ 電源ユニット、２３１ 点灯装置、２３２ 端子台、２３３ 本体底部、２３４ 本体蓋部、２３５ 端子台カバー、２４０，２４０ａ カバー、２５０ ブッシュ、２６０ 電線、１２２２ 庇部、１６００ アーム、１６１０ 固定面、１６１１ 立ち上がり部、１６２０ アーム側面、１７００ 補強フィン、１７０１ 短手側フランジ、１７０２ 長手側フランジ、１７０３ 取付穴、１８００ 固定部、２２３０ 突出部。

Claims (9)

1. 光源部が取り付けられる第１のベース面を有するベース部と、
   前記ベース部の前記第１のベース面の裏面の第２のベース面に載置され、前記光源部からの熱を放散するフィンを有するフィン部と、
   前記フィン部に対向して接触する第１の庇面を有し、前記フィン部を覆う庇部と、
   前記フィン部を介して前記ベース部と前記庇部とを連結し、前記ベース部及び前記庇部に対し平行な形状をなしている連結部と、
   を備えるヒートシンク。
2. 前記連結部は、
   前記フィンと前記ベース部とを固定するベース接続部を有する
   請求項１記載のヒートシンク。
3. 前記連結部は、
   前記フィンと前記庇部とを固定する庇接続部を有する
   請求項１又は２記載のヒートシンク。
4. 前記フィンは、
   前記ベース部から前記庇部に向かって延びる方向と交差する方向に突出する突出部を有する
   請求項１～３のいずれか１項に記載のヒートシンク。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載のヒートシンクと、
   前記ベース部の前記第１のベース面に取り付けられる前記光源部と、
   前記庇部の第１の庇面の裏面の第２の庇面に設けられる点灯装置と、
   を備える光源ユニット。
6. 請求項５記載の光源ユニットと、
   前記ベース部の前記第１のベース面と前記庇部の第１の庇面とを接続して前記光源ユニットを保持する固定部と、
   接続部によって前記固定部に接続され、被取付部に取り付けられるアームと、
   を備える照明器具。
7. 前記ヒートシンクは、
   前記フィン同士の間に設けられ、前記固定部に対し垂直となるように配置された補強フィンを有する
   請求項６記載の照明器具。
8. 前記フィンは、複数設けられており、
   前記接続部は、前記フィン同士の間に配置されている
   請求項６又は７記載の照明器具。
9. 前記固定部は、
   複数の前記光源ユニットのそれぞれの前記ベース部の前記第１のベース面と前記庇部の第１の庇面とを接続する
   請求項６～８のいずれか１項に記載の照明器具。

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