JP4369649B2

JP4369649B2 - 照明装置

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Publication number: JP4369649B2
Application number: JP2002264217A
Authority: JP
Inventors: 正人小野
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2022-09-10
Also published as: JP2004103416A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置に関し、さらに詳しくは発光ダイオード等を用いた小型の発光ユニットを備えた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の照明装置の構造の一例を示す模式図である。従来の照明装置は、前側に照射開口を有する筐体から成る反射ユニット５２の内周面に反射面５２ａを設け、反射ユニット５２の内部に固設した発光ユニット５１からの照射光を反射面５２ａにより反射して、照射開口から照射するものである。発光ユニット５１から発生する熱は、発光ユニット５１の裏面に配設された放熱フィンから成る放熱ユニット５３に伝熱されて空気中に放熱され、光源の温度上昇を抑制する。ここで、発光ユニットと空気との接触面積を増加させるため、放熱フィンは、薄板状のプレート部材が一定の間隔で複数配置された構造を有し、大きな表面積を有している。また、発光ユニット５１は、直線状に配列された複数の発光ダイオード５１ａから構成されている。
しかし、かかる先行技術は、文献公知発明に係るものではないので、記載すべき先行技術文献情報はない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光源の温度上昇を抑制するため、放熱フィンの表面積を大きくして放熱の効率を大きくしようとすると、放熱フィンの周囲に、放熱のための広い空間が必要であり、照明装置が大型化するという問題があった。特に、光源に発光ダイオードを用いた照明装置は、発光ダイオードが極めて小さいにも拘わらず、おおきな放熱フィンを取付けざるを得ないため、小型化が困難であるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、放熱特性に優れ小型化が可能な照明装置を提供することを目的とした。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の照明装置は、発光ユニットと、該発光ユニットの出射光を反射して拡散させる反射面を有する反射ユニットと、該発光ユニットの発生する熱を放熱する放熱ユニットと、を有する照明装置において、上記反射ユニットが、金属材料からなる基材と、該基材の表面に形成され遠赤外線を放射するセラミックスを含有する反射層とからなり、該反射層の膜厚が２００μｍ以下であることを特徴とする。
【０００６】
本発明の照明装置は、反射ユニットの反射面に遠赤外線を放射するセラミックスを含有する反射層を設けるようにしたので、伝達された発光ユニットの熱を、反射層が遠赤外線として放熱し、光源の温度上昇を抑制することができる。これにより、従来の反射ユニットを放熱体として作用させることが可能となるので、放熱ユニットのみによる放熱の場合に比べ放熱ユニットの表面積を小さくして、照明装置の小型化を図ることができる。
【０００７】
また、本発明の照明装置は、点灯時に昆虫を誘引するのを防止する防虫効果も有する。そのため、誘引された昆虫により照明装置及びその周辺が汚されることがないので頻繁に清掃する必要もなく、衛生的でもある。従来、照明装置の防虫に関しては、殺虫用の薬液を照明装置の表面に塗布したり、昆虫を誘引する主に紫外領域の光をフィルター等を用いて外に出さないようにする等の方法が用いられていた。しかし、本発明の照明装置は、殺虫用の薬液を用いる必要がなく人体に対して安全であり、また、フィルター等の新たな部材を用いる必要がないので装置の小型化が可能となり、かつ形状の自由度も向上する。この理由は必ずしも明確ではないが、セラミックスから放射される遠赤外線が昆虫に対して忌避効果を有するためと考えられる。
【０００８】
また、本発明の照明装置は、反射ユニットが放熱ユニットを兼ねることができる。これにより、放熱ユニットが不要となるので、照明装置をさらに、小型化することが可能となる。
【０００９】
また、本発明の照明装置は、遠赤外線を放射するセラミックスに、少なくとも、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＳｎＯ_２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏから成る群から選択された１種以上の酸化物を含有するものを用いることができる。好ましくは、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２−ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＳｎＯ_２から成る群から選択された１種を含有するものを用いることができる。
【００１０】
また、本発明の照明装置は、発光ユニットに、少なくとも１つの発光ダイオードを有するものを用いることができる。発光ダイオードには白色発光ダイオードを用いることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の照明装置は、発光ダイオードが青色又は紫外発光ダイオードであり、かつ、反射層が、上記の青色又は紫外発光ダイオードの発光を吸収して、その発光の波長よりも長波長の光を発光する蛍光体を含有するものを用いることができる。
【００１２】
また、本発明の照明装置は、発光ユニットから発生した熱を反射ユニットに伝達する熱伝達ユニットを設けることもできる。また、熱伝達ユニットには、ヒートパイプ又はヒートプレートを用いることができる。
【００１３】
本発明の照明装置は、壁等に固定して使用する据付型や天井等に吊下げる吊下げ型の照明装置に使用することができる。
すなわち、本発明の据付型の照明装置は、照射開口を有する筐体から成る反射ユニットと、直線状に配列された複数の発光ダイオードを有し、上記反射ユニットの内部に固設された発光ユニットと、から成る照明装置であって、上記反射ユニットが金属材料からなる基材からなり、該基材の内周面に、遠赤外線を放射するセラミックスを含有する、膜厚２００μｍ以下の反射層から成る反射面を設ける一方、上記発光ユニットを、上記反射ユニットの内部に固設された固定部材に上記の発光ダイオードの照射光を上記反射面に照射可能に固設し、上記発光ユニットの照射光を上記反射面に反射させて上記照射開口から照射することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の吊下げ型の照明装置は、直線状に配列された複数の発光ダイオードを有する発光ユニットと、金属材料からなる基材からなり、該基材の表面には、遠赤外線を放射するセラミックスを含有する、膜厚２００μｍ以下の反射層から成る反射面を有し、上記発光ユニットのカバーを兼ねる反射ユニットと、上記反射ユニットに支持され上記発光ユニットから発生する熱を上記反射ユニットに伝達するリング状のヒートパイプから成り、上記発光ユニットを懸架する懸架部材を兼ねる熱伝達ユニットと、から成り、上記発光ユニットからの照射光は、上記反射ユニットの反射面に反射されて発光ユニットの下方に照射される照明装置。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る照明装置Ａの構造の一例を示す模式図であり、壁や柱等に固定して使用する据付型の照明装置である。（ａ）は照明装置Ａの斜視図、（ｂ）は照明装置Ａの一部断面構造を示す斜視図である。
照明装置Ａは、前側に照射開口３を有する筐体から成る反射ユニット２と、直線状に配列された複数の発光ダイオード１ａを有し反射ユニット２の内部に固設された発光ユニット１と、から成り、反射ユニット２の内周面に設けた反射面２ａに発光ユニット１からの照射光を反射させることにより、照射開口３からその反射光を照射する。ここで、反射面２ａは、遠赤外線を放射するセラミックスを含有する反射層から構成されている。また、発光ユニット１は、発光ダイオード１ａの照射光を反射面２ａに照射可能に、反射ユニット２の内部に固設された固定部材２ｂに固設されている。照明装置Ａは、反射ユニット２の背面に設けた取付け部（不図示）を介して壁面（不図示）に取付けられて固定される。
【００１６】
反射ユニットには、アルミやステンレス等の放熱性の良い金属材料を用いることができる。また、その形状は、前側に照射開口を有し、内部に発光ユニットを収容可能な空間を有する筐体であれば、特に限定されない。また、発光ユニットを固設する固定部材２ｂは、反射ユニット２と一体又は別体でも良いが、別体の場合、発光ユニットの熱を効率良く反射ユニットに伝達するため、アルミやステンレス等の放熱性の良い金属材料を用いることが好ましい。
【００１７】
また、反射層に含有させるセラミックスには、遠赤外線を放射する公知の材料を用いることができるが、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＳｎＯ_２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏから成る群から選択された１種以上の酸化物を原料として、所定の温度で焼結した焼結体を用いることが好ましい。より、好ましくは、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２−ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３、そしてＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＳｎＯ_２のいずれかの組成から成る焼結体である。遠赤外線を強く放射することができるからである。
【００１８】
反射層は、バインダ樹脂と上記焼結体とを水あるいは有機溶剤から成る溶媒に分散させて塗液を調製し、その塗液を反射ユニットの内周面に塗布し、常温あるいは加熱により溶媒を除去して形成することができる。塗液を塗布するには、スプレー噴霧、ロール塗布、ハケ塗り等の方法を用いることができる。ここで、反射層の膜厚は、２００μｍ以下が好ましい。２００μｍよりも厚いと、反射層自身の熱伝導性が低下し、反射層の表面に光源からの熱が伝わりにくくなる。そのため、反射層の表面から遠赤外線が放射されにくくなるからである。また、上記の塗液に所定量の蛍光体を混合させることにより、蛍光体を含有する反射層を形成することもできる。
【００１９】
発光ユニットの光源には、所定の位置に配置された１以上の発光ダイオードを用いることができる。光源の配列は特に限定されず、例えば，１列に直線状に配置することも、複数列に直線状に配置することもできる。
【００２０】
また、発光ユニットの光源に用いる発光ダイオードは、白色発光ダイオードを用いることが好ましい。白色発光ダイオードには、青色又は紫外ＬＥＤチップの上に、青色又は紫外ＬＥＤの発光の一部を吸収して補色となる色を発光可能な蛍光体を配置した発光ダイオードを用いることができる。例えば、蛍光体を含有する透光性樹脂で青色又は紫外ＬＥＤチップをモールドしたものを用いることができる。ここで、青色発光可能な窒化物系半導体（Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を用いた青色ＬＥＤの場合、蛍光体にはＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体やぺリレン系誘導体を用いることが好ましい。また、紫外線を発光する紫外ＬＥＤの場合、少なくともＭｎ及び／又はＣｌを含むＥｕで付活されたアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体等を用いることが好ましい。
【００２１】
また、白色発光ダイオードに代えて、光源に青色又は紫外発光ダイオードを用いることもできる。青色又は紫外発光ダイオードを用いる場合、例えば、反射層に蛍光体を含有させることにより白色の照射光を得ることができる。すなわち、青色又は紫外発光ダイオードの発光の一部を吸収して補色となる色を発光可能な蛍光体を反射層に含有させる。反射層に吸収された青色光又は紫外光は、その一部が蛍光体に吸収され補色となる色を発光し、この補色光と青色光又は紫外光とが混ぜ合わされて、白色光を得ることができる。蛍光体には、上記のように、青色ＬＥＤの場合、蛍光体にはＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体やぺリレン系誘導体、そして、紫外ＬＥＤの場合、少なくともＭｎ及び／又はＣｌを含むＥｕで付活されたアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体等を用いることができる。
【００２２】
本実施の形態では、発光ユニットで発生した熱を固定部材を介して反射ユニットに伝達し、その熱を反射ユニットの反射層から遠赤外線として放熱するようにしたので、従来の放熱フィン等の放熱ユニットを不要にすることができ、照明装置を小型化することができる。特に、光源に発光ダイオード等の半導体発光素子を用いる場合、発光ユニットの温度上昇を抑制しながら、照明装置の小型化を図ることができるので、小型で高輝度で、かつ長期間の安定した発光が可能な照明装置を得ることができる。
【００２３】
実施の形態２．
本実施の形態に係る照明装置は、発光ユニットで発生した熱を熱伝達ユニットを介して反射ユニットに伝達するようにした照明装置である。図２は、本実施の形態に係る照明装置Ｂの構造の一例を示す模式図であり、天井等に吊下げて使用する吊下げ型の照明装置である。（ａ）は照明装置を下方から見た斜視図、（ｂ）は照明装置を上方から見た斜視図である。
照明装置Ｂは、直線状に配列された複数の発光ダイオード１１ａを有する発光ユニット１１と、遠赤外線を放射するセラミックスを含有する反射層から成る反射面１２ａを有し、発光ユニットのカバーを兼ねる反射ユニット１２と、反射ユニット１２に支持され発光ユニット１１から発生する熱を反射ユニット１２に伝達するリング状のヒートパイプから成り、発光ユニット１１を懸架する懸架部材を兼ねる熱伝達ユニット１３と、から成る。発光ユニット１１からの照射光は、反射ユニット１２の反射面１２ａに反射され、その反射光は発光ユニット１１の下方に照射される。ここで、反射ユニット１２が放熱ユニットを兼ねているため、放熱ユニットが不要な構成となっている。なお、図示しない吊下げ部材が反射ユニット１２に設けられた接続部材（不図示）に接続されて、照明装置Ｂが天井等に吊下げられる。
【００２４】
本実施の形態における反射層及び発光ユニットは実施の形態１と同様のものを用いることができる。以下、実施の形態１と相違する点について説明する。
【００２５】
（反射ユニット）
反射ユニットは、発光ユニットの指光方向に突出した湾曲形状を有する薄板から成り、発光ユニットを覆うように配置されている。さらに、反射面の反対面には、ヒートパイプを遊挿可能な貫通孔を有する突条部１４ａを備えたヒートパイプ支持部１４が配設されている。
【００２６】
（発光ユニット）
一方、発光ユニットは、裏面にヒートパイプを固定するヒートパイプ固定部１５を設けた以外は、実施の形態１と同様のものを用いることができる。ヒートパイプ固定部１５は、長手方向に延びる嵌合溝１５ａを有し、ヒートパイプの下部を嵌合溝１５ａに嵌合せしめて、ヒートパイプを発光ユニットに固定する。
【００２７】
（ヒートパイプ）
ヒートパイプは、例えば、銅やアルミニウム等の金属材料からなる金属管の中に、水、フロン、代替フロン、フロリナート等の熱輸送用の作動液を封入したものであり、入熱部（高温部）で作動液が加熱されて蒸気となり、その蒸気が放熱部（低温部）に移動して放熱することにより液化し、その液化した作動液が毛細管現象により入熱部に戻るという動作を繰返すことにより、極めて高い熱伝導性を実現した熱伝達部材である。
【００２８】
本実施の形態に用いるヒートパイプは、断面概ね円形のリング形状を有しており、上部は反射ユニットのヒートパイプ支持部１４の突条部１４ａの貫通孔に遊挿されて回動可能に支持される一方、上部に対向する下部は発光ユニットのヒートパイプ固定部１５の嵌合溝に嵌合されて固定される。これにより、発光ユニットを回動可能に反射ユニットに懸架することができる。
【００２９】
本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、発光ユニットで発生した熱を反射ユニットの反射層から遠赤外線として放熱するようにしたので、従来の放熱フィン等の放熱ユニットを不要にすることができ、照明装置を小型化することができる。
【００３０】
なお、実施の形態２では、熱伝達ユニットを吊下げ型の照明装置に設けた例を示したが、実施の形態１で示した壁据付型の照明装置において、発光ユニットと反射ユニットとの間に熱伝達ユニットを設けても、実施の形態２と同様な効果が得られる。例えば、実施の形態１の固定部材に代えてヒートプレートを配設することにより、発光ユニットで発生した熱を速やかに反射ユニットに伝達することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の照明装置は、反射ユニットの反射面を遠赤外線を放射するセラミックスを含有する反射層で構成し、発光ユニットで発生した熱を反射層で遠赤外線として放熱するようにしたので、従来の放熱フィン等の放熱ユニットを小さく、あるいは不要にすることができる。これにより、光源に発光ダイオード等の半導体発光素子を用いる場合、発光ユニットの温度上昇を抑制しながら、照明装置の小型化を図ることができるので、小型で高輝度で、かつ長期間の安定した発光が可能な照明装置を得ることができる。また、放熱ユニットが不要となることにより、設計の自由度が増し、デザイン性に優れた照明装置を提供することも可能となる。また、防虫効果を有しているので、照明装置やその周辺を汚すことがなく衛生的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る照明装置の構造の一例を示す模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は一部断面を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る照明装置の構造の一例を示す模式図であり、（ａ）は照明装置を下方から見た斜視図、（ｂ）は照明装置を上方から見た斜視図である
【図３】従来の照明装置の構造の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１，１１発光ユニット、１ａ，１１ａ発光ダイオード、２，１２反射ユニット、２ａ，１２ａ反射面、２ｂ固定部材、３照射開口、１３ヒートパイプ、１４ヒートパイプ支持部、１４ａ突条部、１５ヒートパイプ固定部、１５ａ嵌合溝、Ａ，Ｂ照明装置。

Claims

直線状に配列された複数の発光ダイオードを有する発光ユニットと、
金属材料からなる基材からなり、該基材の表面には、遠赤外線を放射するセラミックスを含有する、膜厚２００μｍ以下の反射層から成る反射面を有し、上記発光ユニットのカバーを兼ねる反射ユニットと、
上記反射ユニットに支持され上記発光ユニットから発生する熱を上記反射ユニットに伝達するリング状のヒートパイプから成り、上記発光ユニットを懸架する懸架部材を兼ねる熱伝達ユニットと、から成り、
上記発光ユニットからの照射光は、上記反射ユニットの反射面に反射されて発光ユニットの下方に照射される照明装置。