(57)【要約】【課題】放熱効率の高い断熱施工用の照明器具の提供。【解決手段】構造部材にはめ込んだ状態で設置される照明器具１００であって、半導体を用いた発光素子１１２を有する発光部品１０１と、発光素子１１２に接続される配線パターン１２１を有し、発光部品１０１が実装される基板１０２と、発光部品１０１と基板１０２の外周縁との間に広がった状態で設けられ、基板１０２より熱伝導度の高い放熱経路体１０４とを備え、放熱経路体１０４の面積は、配線パターン１２１の面積より広い。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造部材にはめ込んだ状態で設置される照明器具であって、
半導体を用いた発光素子を有する発光部品と、
前記発光素子に電気的に接続される配線パターンを主面部に有し、前記発光部品が実装される基板と、
前記発光部品、および、前記基板を収容する器具筐体と、
前記発光部品と前記基板の外周縁との間に広がった状態で前記基板の前記主面部に設けられ、前記基板より熱伝導度の高い放熱経路体とを備え、
前記主面部と平行な面における前記放熱経路体の面積は、前記発光素子に接続される前記配線パターンの面積より広い
照明器具。
【請求項２】
前記発光部品は、前記発光素子と絶縁される光源筐体を備え、
前記放熱経路体は、前記光源筐体に接続される
請求項１に記載の照明器具。
【請求項３】
前記放熱経路体は、前記配線パターンに接続される
請求項１または２に記載の照明器具。
【請求項４】
前記放熱経路体は、前記発光部品と前記基板との間に延びて配置される
請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明器具。
【請求項５】
前記基板は、樹脂から成る
請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明器具。
【請求項６】
前記放熱経路体の材質は、前記配線パターンの材質と同種である
請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等を備えた発光素子が用いられ、構造部材にはめ込んだ状態で設置される照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、天井を構成する構造部材にはめ込まれた状態で設置される照明器具、いわゆるダウンライトが知られている。このような照明器具は、光源が発する熱を、照明器具本体の後部に設けた放熱フィンにより天井裏に放熱する場合がある。
【０００３】
一方、照明器具がはめ込まれる部位になどによっては、はめ込まれた照明器具の後部が断熱材で覆われていたり構造部材自体で覆われていたりして、照明器具の後方から光源が発する熱を放熱し難い場合もある。
【０００４】
このような部位にはめ込む照明器具として例えば、特許文献１に記載の照明器具のように、構造部材から露出している器具筐体の部分を段形状として空気と接触する表面積を増加させ、露出した器具筐体の部分からの放熱を促進しうる照明器具が提案されている。
【０００５】
さらに、特許文献２に記載の照明器具のように、光源が発する熱を面状ヒートパイプにより器具筐体の露出している部分に熱輸送し、露出部分からの放熱を促進しうる照明器具が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−０６５４５６号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２２５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、発熱源である光源から器具筐体までの熱輸送を効率よく行なうためには、グラファイトシート、ヒートパイプ等の熱輸送部材を別途取り付けるといった手段が考えられる。しかしながら、別途熱輸送部材を照明器具に取り付けると、部品点数が増加し、また、照明器具の構造が複雑化して組立の容易性が阻害され、照明器具の生産効率が低下してしまう。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みなされたものであり、単純な構造であっても照明器具の発熱源から器具筐体までの熱輸送を効率よく行うことができる照明器具の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明にかかる照明器具は、構造部材にはめ込んだ状態で設置される照明器具であって、半導体を用いた発光素子を有する発光部品と、前記発光素子に電気的に接続される配線パターンを主面部に有し、前記発光部品が実装される基板と、前記発光部品、および、前記基板を収容する器具筐体と、前記発光部品と前記基板の外周縁との間に広がった状態で前記基板の前記主面部に設けられ、前記基板より熱伝導度の高い放熱経路体とを備え、前記主面部と平行な面における前記放熱経路体の面積は、前記発光素子に接続される前記配線パターンの面積より広い。
【００１０】
また、前記発光部品は、前記発光素子と絶縁される光源筐体を備え、前記放熱経路体は、前記光源筐体に接続されてもよい。
【００１１】
また、前記放熱経路体は、前記配線パターンに接続されてもよい。
【００１２】
また、前記放熱経路体は、前記発光部品と前記基板との間に延びて配置されるものでもよい。
【００１３】
前記基板は、樹脂から成るものでもよい。
【００１４】
前記放熱経路体の材質は、前記配線パターンの材質と同種であってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、部品点数が少なく組み立てが容易で、断熱施工であっても放熱性が高い照明器具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、照明器具の外観を示す斜視図である。
【図２】図２は、構造部材にはめ込まれた状態の照明器具を示す断面図である。
【図３】図３は、実施の形態１にかかる基板の主面部を示す平面図である。
【図４】図４は、実施の形態１にかかる基板に実装された発光部品を示す斜視図である。
【図５】図５は、実施の形態２にかかる基板の主面部を示す平面図である。
【図６】図６は、実施の形態２にかかる放熱経路体、配線パターンを示す斜視図である。
【図７】図７は、実施の形態３にかかる基板の主面部を示す平面図である。
【図８】図８は、実施の形態３にかかる放熱経路体、配線パターンを示す斜視図である。
【図９】図９は、発光部品の他の配置状態を基板と共に示す平面図である。
【図１０】図１０は、発光部品の他の配置状態を基板と共に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係る照明器具について、図面を参照しながら説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
【００１８】
また、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、照明器具の外観を示す斜視図である。
【００２０】
図２は、構造部材にはめ込まれた状態の照明器具を示す断面図である。
【００２１】
なお、照明器具１００において、光を照射する側を前側（前方）、構造部材にはめ込まれる側を後側（後方）と記載する場合がある。
【００２２】
これらの図に示すように、照明器具１００は、構造部材２００にはめ込んだ状態で設置され構造部材２００の前方に光を照射する器具であり、発光部品１０１と、基板１０２と、器具筐体１０３と、放熱経路体１０４とを備えている。
【００２３】
器具筐体１０３は、発光部品１０１、および、基板１０２を収容する箱状の部材である。本実施の形態の場合、器具筐体１０３は、概略円筒状の部材であり、電源回路１０９が収容される後方の第一室１３１と基板１０２が収容される前方の第二室１３２とを備えている。また、第一室１３１と第二室１３２との間に電力供給用の電線を通過させるための貫通孔が設けられている。
【００２４】
器具筐体１０３は、基板１０２に実装された発光部品１０１から放射される光を前方に放射させるために前部が開口している。また、器具筐体１０３の前部の開口は、発光部品１０１や基板１０２を保護し、発光部品１０１から放射される光を透過するためのカバー１０８により塞がれている。
【００２５】
なお、カバー１０８は、単なる透明の平板ばかりでなく、レンズや拡散板などであってもよい。
【００２６】
また、器具筐体１０３は、前方の開口部から外方に張り出したフランジ状の露出部１３３が設けられている。露出部１３３は、構造部材２００に器具筐体１０３がはめ込まれた状態で外方空間（例えば室内）に露出する部分である。本実施の形態の場合、露出部１３３を外方に張り出させることで、構造部材２００に器具筐体１０３全体が嵌まり込まないように留め具として機能させ、かつ、空気との接触面積を大きくして放熱効果の向上を図っている。
【００２７】
器具筐体１０３の材質は、特に限定されるものではないが、熱伝導性の高い鉄やアルミなどの金属、または、これらを含む合金などが好ましい。なお、器具筐体１０３はＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などの絶縁性を有する合成樹脂等でもよく、金属製基体の表面に絶縁加工を施した物でもかまわない。
【００２８】
また、器具筐体１０３の形状は特に限定されるものではなく、例えば、矩形の筒形状などであってもよい、また、露出部１３３に複数のフィンが形成されたような形状であってもよい。
【００２９】
電源回路１０９は、発光部品１０１に対して直流電力を供給するための装置であり、交流電力を直流電力に変換するための回路などを備えている。
【００３０】
図３は、基板の主面部を示す平面図である。
【００３１】
図４は、基板に実装された発光部品を示す斜視図である。
【００３２】
発光部品１０１は、光源として機能する電子部品であり、ＬＥＤパッケージなどと称されるような表面実装型電子部品（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅ）である。
【００３３】
具体的に例えば発光部品１０１は、キャビティと称される凹陥部１１９を備えた絶縁性の光源筐体１１１と、凹陥部の底に取り付けられたＬＥＤなどの発光素子１１２と、蛍光体を含有した樹脂であり凹陥部に充填される波長変換材１１３とを備えている。発光素子１１２から放射される光、および、当該光に基づいて蛍光体から放射される光により発光部品１０１は、任意の色の光りを放射することができるものとなっている。例えば、発光素子１１２が、青色を放射するＬＥＤであり、蛍光体が黄色蛍光体、または、赤色蛍光体および緑色蛍光体の組み合わせである場合、発光部品１０１は、白色光を放射することができる。
【００３４】
本実施の形態の場合、凹陥部１１９の開口形状は円形であり、発光素子１１２は偏心した位置に取り付けられている。また、発光部品１０１は、偏心した発光素子１１２が基板１０２の外周縁に最も近づくように基板１０２に配置されている。これにより、できる限り発熱源である発光素子１１２を器具筐体１０３の露出部１３３の近くに配置することが可能となる。
【００３５】
また、発光部品１０１は、本実施の形態の場合、基板１０２に発光部品１０１が実装された場合、基板１０２に対向する面にアノード用とカソード用の電極１１４が設けられている。発光素子１１２は、一方の電極１１４の上に配置されている。
【００３６】
なお、発光部品１０１が備える発光素子１１２が放射する色は青色に限定されるものではない。紫外線を放射する発光素子１１２と、紫外線を受光して三原色（赤色、緑色、青色）にそれぞれ発光する蛍光体の組み合わせを備えた発光部品１０１であってもよい。さらに、発光部品１０１は、蛍光体以外の波長変換材を備えていてもよい。例えば、波長変換材として、半導体、金属錯体、有機染料、顔料など、ある波長の光を吸収し、吸収した光とは異なる波長の光を発する物質を備えていてもよい。
【００３７】
また、上記の実施の形態１では、発光素子１１２としてＬＥＤを例示したが、ＬＥＤの種類は限定されるものではなく有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）または無機ＥＬ等でもよい。
【００３８】
基板１０２は、１または複数の発光部品１０１が実装されて発光モジュールを構成する部材であり、発光部品１０１の発光素子１１２と電気的に接続される配線パターン１２１を主面部１２２に有する部材である。
【００３９】
本実施の形態の場合、基板１０２は、円盤状の部材であり、主面部１２２（表面）に発光部品１０１が円周上に等間隔に配置された状態で実装されている。なお、基板１０２の外周縁には器具筐体１０３に取り付けるためのボルトなどが係合する窪みが４箇所設けられている。
【００４０】
また、基板１０２の材質は、特に制限されるものではなく、アルミナ、窒化アルミニウムなどのセラミック基板、アルミ、銅などの金属基板、ガラスエポキシ（ＣＥＭ３、ＦＲ４など）、フェノールなどの樹脂基板、あるいは、金属と樹脂との積層構造を有するようなメタルベース基板等を基板１０２として用いてもかまわない。特に樹脂基板は、基板１０２自体の熱伝導度が比較的悪いため、放熱経路体１０４による熱輸送の効果をより享受することができる。
【００４１】
配線パターン１２１は、基板１０２の主面部１２２に膜（箔）のパターンとして設けられる導電性の部材であり、基板１０２に実装される発光部品１０１の発光素子１１２に電気的に接続される部材である。例えば配線パターン１２１は、基板１０２の主面部１２２全体に銅などの導電性の膜を形成し、導電性の膜の表面の必要な部分にレジスト膜のパターンを形成後、不要な導電性の膜をエッチングなどで除去することにより形成される。
【００４２】
配線パターン１２１は、具体的な図示は省略しているが、器具筐体１０３に収容された電源回路１０９から延びる電線と接続され、発光素子１１２のそれぞれに電力が供給されるようにパターンが形成されている。
【００４３】
放熱経路体１０４は、発光部品１０１と基板１０２の外周縁との間に広がった状態で設けられ、発光部品１０１から発せられる熱を器具筐体１０３に案内できるように発光部品１０１、または、その近傍から器具筐体１０３の近傍に存在する基板１０２の外周縁に向かって延在する部材である。また、放熱経路体１０４の熱伝導度は基板１０２の熱伝導度より高い物となっている。
【００４４】
本実施の形態の場合、放熱経路体１０４の材質は、配線パターン１２１の材質と同種の銅である。さらに、放熱経路体１０４は、配線パターン１２１の形成と同時に形成されている。具体的に例えば、配線パターン１２１が形成される際に、放熱経路体１０４となるべき部分の表面にレジスト膜が形成され、エッチングなどにより除去されないことにより放熱経路体１０４も形成されている。従って、本実施の形態の場合、放熱経路体１０４は、配線パターン１２１と同種の膜（箔）状となっている。
【００４５】
放熱経路体１０４の形状は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、基板１０２の形状が円形であり、発光部品１０１が円周上に並べて配置されているため、放熱経路体１０４は、図３に示すように、扇形状になっている。また、一つの発光部品１０１に対し一つの放熱経路体１０４が対応しており、隣り合う発光部品１０１に対応する放熱経路体１０４は相互に接続されないようにギャップＧが設けられている。放熱経路体１０４をこのような形状にすることにより、円形の基板１０２において大きな面積を確保することが可能となる。また、放熱経路体１０４と基板１０２の外周縁との間には絶縁距離Ｄが設けられている。これにより電気的な安全性が確保されている。
【００４６】
また、放熱経路体１０４の主面部１２２に平行な面における面積は、発光素子１１２に接続される配線パターン１２１の面積より広いものとなっている。
【００４７】
本実施の形態の場合、放熱経路体１０４は、配線パターン１２１に接続されている。これにより、放熱経路体１０４は、発光素子１１２と直接接続されることになるため、発熱源である発光素子１１２の熱を効率よく熱輸送し発熱することが可能となる。
【００４８】
ここで、放熱経路体１０４と接続される配線パターン１２１は、発光部品１０１の１個に着目すると、アノードおよびカソードのいずれか一方に接続されている。例えば、発光部品１０１の１個においてアノードに接続される配線パターン１２１に放熱経路体１０４が接続されている場合（以下これを「アノードパターン」と記す。）、アノードパターンは放熱経路体１０４と同視できるため、放熱経路体１０４の面積と配線パターン１２１の面積との比較は、アノードパターン（放熱経路体１０４）とカソードパターン（カソードに接続されている配線パターン１２１）の面積の比較となる。なお、上記例とは逆にカソードパターンが放熱経路体１０４と同一視され、配線パターン１２１であるアノードパターンと面積が比較される場合もある。
【００４９】
また、放熱経路体１０４は、発光部品１０１と基板１０２との間に延びて配置され、発光素子１１２と基板１０２とにより挟まれた部分が存在している。これにより、発熱源である発光素子１１２の近傍に大きな面積の放熱経路体１０４が配置されるため、効率よく熱を伝導し放熱することが可能となる。さらに、放熱経路体１０４は、発光素子１１２を絶縁状態で収容する光源筐体１１１にも接続されている。これにより、光源筐体１１１を介して伝わる熱も熱輸送することができ、放熱効率を向上させることが可能となる。
【００５０】
以上、本実施の形態に係る照明器具１００によれば、基板１０２の表面に配線パターン１２１と同時（同工程）に形成される放熱経路体１０４により、器具筐体１０３の露出部１３３のできる限り近傍まで発光部品１０１の熱を輸送することができる。さらに、放熱経路体１０４を広くすることにより広範囲にわたって熱を輸送することができる。従って、図２に示すように、照明器具１００が天井などの構造部材２００にはめ込まれ、さらに、断熱材２０１等で照明器具１００の後方が覆われているような場合でも器具筐体１０３の露出部１３３から効率よく放熱することができる。また、部品点数が従来品よりも減少して製造に要する時間が短縮され、低コストとなるにもかかわらず、埋設状態でも高い放熱性を維持することができる断熱施工用の照明器具１００を提供することができ、延いては照明器具１００の高出力化が可能となる。
【００５１】
（実施の形態２）
次に、照明器具１００の他の実施形態を説明する。なお、実施の形態１で説明した機構や構造、機能と同じ機構や構造、機能を有するものは同じ符号を付す場合があり、また、説明を省略する場合がある。
【００５２】
図５は、本実施の形態にかかる基板の主面部を示す平面図である。
【００５３】
図６は、本実施の形態にかかる放熱経路体、配線パターンを示す斜視図である。
【００５４】
これらの図に示すように、発光部品１０１が直列に接続されている場合、配線パターン１２１は、一の発光部品１０１のアノード用の電極１１４のと他の発光部品１０１のカソード用の電極１１４とを接続している。また、放熱経路体１０４は、配線パターン１２１に接続され、放熱経路体１０４と配線パターン１２１とは、一枚の扇形状の膜（箔）となって、その境界は目視では判別できない。この場合、電流が最短経路を通過することに基づき、電流が通過すると考えられる部分、つまり二つの発光部品１０１の電極１１４の通電に寄与する部分の間を直線で結ぶ部分を配線パターン１２１とし、それ以外の部分を放熱経路体１０４として、放熱経路体１０４の面積を配線パターン１２１の面積よりも広いものとする。
【００５５】
なお、発光部品１０１が直列に接続されている場合、一の発光部品１０１のアノードに接続される配線パターン１２１は、他の発光部品１０１のカソードに接続されることになるが、二つの発光部品１０１を接続する配線パターン１２１の半分が１個の発光部品１０１に対応する配線パターン１２１であり、放熱経路体１０４であるとして考える。つまり、図５に示す破線領域Ａ内の配線パターン１２１と放熱経路体１０４とが、１個の発光部品１０１に対応する配線パターン１２１、および、放熱経路体１０４である。
【００５６】
このようにすることで、放熱経路体１０４は、発光部品１０１のアノード側、および、カソード側の配線パターン１２１の両方とそれぞれ接続されることになり、発熱源となる発光素子１１２の熱を効率的に熱輸送することが可能となる。
【００５７】
（実施の形態３）
次に、照明器具１００の他の実施形態を説明する。なお、上記実施の形態で説明した機構や構造、機能と同じ機構や構造、機能を有するものは同じ符号を付す場合があり、また、説明を省略する場合がある。
【００５８】
図７は、本実施の形態にかかる基板の主面部を示す平面図である。
【００５９】
図８は、本実施の形態にかかる放熱経路体、配線パターンを示す斜視図である。
【００６０】
これらの図に示すように、放熱経路体１０４は、配線パターン１２１と接続されていない。また、放熱経路体１０４は、基板１０２と同心の円環形状となっており、複数の発光部品１０１の光源筐体１１１と接続されている。これにより、放熱経路体１０４にギャップを設ける必要がなくなり、主面部１２２において放熱経路体１０４の面積をより広くすることが可能となる。なお、発光部品１０１がサーマルパッドを備えている場合、放熱経路体１０４は、当該サーマルパッドと接続されていてもよい。
【００６１】
円環形状で発光部品１０１と基板１０２の外周縁との間に配置される放熱経路体１０４により、発光部品１０１で発生する熱を基板１０２の外側へ向けて均一に広げることができる。これにより、器具筐体１０３の露出部１３３までの熱伝導を効率的に行ない、露出部１３３から室内の空気中への放熱性を向上させることができる。
【００６２】
さらに、放熱経路体１０４は、発光部品１０１に対し基板１０２の外周縁と反対側にまで延びた張出部１４１を備えている。これにより、基板１０２の外周縁からの絶縁距離を確保しつつ放熱経路体１０４の面積を広げることができ、熱の拡がり効果（温度低減効果）を高めることができる。
【００６３】
また、放熱経路体１０４は、発光部品１０１と基板１０２との間に延びて配置され、発光素子１１２と基板１０２とにより挟まれた部分が存在している。これにより、発光素子１１２とは直接接続はされないが、発熱源である発光素子１１２に放熱経路体１０４をできる限り近づけることができ、効率よく熱を伝導し放熱することが可能となる。
【００６４】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。
【００６５】
例えば、上記実施の形態では基板１０２は円板形状であり、発光部品１０１は、発光素子１１２が基板１０２の外周縁方向に向くように円周上に配置されているが、基板１０２の形状や発光部品１０１の配置は、特に限定されるものではない。例えば図９に示すように、基板１０２の形状が矩形であり、発光部品１０１は、基板１０２の外周に沿って配置されたものでもかまわない。
【００６６】
また、発光部品１０１と基板１０２の外周縁との間に他の発光部品１０１が配置されていても良い。この場合、基板１０２の内側に配置される発光部品１０１にも放熱経路体１０４を設けてもかまわない。具体的に例えば、図１０に示すように、発光部品１０１が複数の同心円上に配置されるものでもよい。このような配置であっても内側に配置される各発光部品１０１に対応する放熱経路体１０４が設けられていてもよい。
【００６７】
また、放熱経路体１０４を金属板などの熱伝導度の高い部材で形成し、基板１０２に実装してもかまわない。これによれば、放熱経路体１０４の厚さを厚くすることができ、熱輸送をより効率的に行うことができる。
【符号の説明】
【００６８】
１００  照明器具
１０１  発光部品
１０２  基板
１０３  器具筐体
１０４  放熱経路体
１０８  カバー
１０９  電源回路
１１１  光源筐体
１１２  発光素子
１１３  波長変換材
１１４  電極
１１９  凹陥部
１２１  配線パターン
１２２  主面部
１３１  第一室
１３２  第二室
１３３  露出部
１４１  張出部
２００  構造部材
２０１  断熱材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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