(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、屋外に照明器具を設置して使用した場合、寒冷地では器具本体に氷柱が形成されることがある。このような氷柱が器具本体の照射開口を囲むように形成されると、照射光が遮られてしまい街路を適切に照明できなくなる。
特に、LEDを光源とした照明器具では、通常、LEDの発熱を外部に放熱するための放熱フィンが器具本体の天面等の外側面に形成されている。このため、寒冷地で屋外使用すると、器具本体に雪が降り積もった場合には、この雪が放熱フィンに集まったLEDの熱で融かされ器具本体の外縁から水滴となって滴下し、器具本体の底面側の照射開口の周囲に氷柱が形成され易くなる。
【0005】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、氷柱の形成が抑えられる照明器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、
本発明は、発光素子が設けられた発光素子基板と、前記発光素子基板が一面に取り付けられ、前記発光素子基板の発光素子の発熱を他面に伝え、当該他面が器具本体の天面を構成し、側面が前記器具本体の外側面を構成
するベース部と、前記ベース部の一面に前記側面の内側で取り付けられるグローブと、
前記天面に一端が結合され前記器具本体の後端の側に他端が延び、前記天面を後端で先端の側より低くして支持し、前記発光素子基板に電力を供給する電源装置が収められた中空の柱状の支持アーム部と、を備え、
前記発光素子基板が前記グローブで覆った略全域に配置され、前記支持アーム部は、前記電源装置の発熱を前記器具本体の後端に伝えて加熱する部位を備えたことを特徴とする照明器具を提供する。
また本発明は、上記照明器具において、前記天面の面内には、内部に溜まる水が前記器具本体の後端の側に向かう凹部が設けられていることを特徴とする。
【0007】
また本発明は、上記照明器具において、
前記天面の水を
前記器具本体の後端に位置する側面から滴下させ、
前記器具本体の後端に位置する側面と前記天面の間の温度差
が抑えられていることを特徴とする。
【0008】
また本発明は、上記照明器具において、前記発光素子の光を配光制御する光学部材を前記グローブの外側の面に設けたことを特徴とする。
【0009】
また本発明は、上記照明器具において、前記発光素子基板を前記ベース部の側面の先端と略同じ高さ、又は下に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、一面に発光素子基板が設けられたベース部の他面で器具本体の天面を構成したため、放熱フィン等を器具本体に設けなくとも当該天面から発光素子の発熱を放熱できる。
これに加え、寒冷地使用においては、器具本体の天面の熱で雪が融けることとなるが、ベース部の一面で発光素子基板をグローブで覆った略全域に延在させたことから、天面では側面に至る広範囲に熱が伝えられ、当該側面の温度が天面の温度に近い温度になる。この側面の中側にグローブが取り付けられることから、雪融け水は側面から滴下することとなるが、このとき、この側面の温度は、天面の温度、すなわち雪が融ける温度に近い温度となっているため、側面での氷柱形成が抑制される。
特に、天面が傾斜するため、この傾斜に対応する所定の側面に雪融け水が誘導される。これにより、天面の温度との温度差を抑えるべき側面を限定でき設計が容易となる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は本実施形態に係る防犯灯1の設置態様を示す図である。
防犯灯1は、
図1に示すように、街路8の街路脇8Aに立設された支柱9に取り付けられ、夜間に点灯し、街路8が延びる街路方向Gに広い範囲を照らす器具である。防犯灯1は、その照射範囲の全域において、街路8の路面8Rから所定高さ(例えば1.5メートル)で規定の明るさが得られるように設計されている。
【0014】
図2は防犯灯1の上方斜視図である。また
図3は防犯灯1の構成を示す図であり、
図3(A)は平面図、
図3(B)は側面図、
図3(C)は底面図、
図3(D)は正面図、
図3(E)は背面図である。
防犯灯1は、
図1〜
図3に示すように、器具本体30と、支持アーム部3とを備えている。器具本体30は概略板状に形成され、その底面30Aの略全域から照明光を照射する。
支持アーム部3は、器具本体30の天面30Bに設けられ、
図1に示すように、この器具本体30の底面30Aを街路8に対面させた姿勢で器具本体30を支柱9に支持する。
この支持アーム部3は、
図2、及び
図3に示すように、アーム本体3Aと、ブラケット7とを有する。アーム本体3Aは中空の柱状体であり、その一端3Bが器具本体30の天面30Bに接続され、他端3Cには、支柱9への固定用のブラケット7が取り付けられている。
【0015】
図4は
図3(C)のIV−IV線断面図、
図5は
図4(C)のV−V線断面図、また
図6は防犯灯1の分解斜視図である。
器具本体30は、これらの図に示すように、基板ベース部2と、LED基板21と、グローブ6とを備えている。
基板ベース部2は、略矩形の厚さT(
図4)が薄い箱型に形成されており、
図6に示すように、その底面にはLED基板21を取り付ける取付面10が設けられている。また基板ベース部2の上面は、器具本体30の天面30Bを構成し、この上面に、
図4、及び
図5に示すように、上記アーム本体3Aが一体に形成されている。また基板ベース部2の天面30Bの縁部から下方に垂直に上記厚さTに対応した長さで延びた底面視矩形枠状の側面が器具本体30の周りを囲む外側面30Cを構成している。
【0016】
LED基板21は、略矩形の回路実装基板であり、例えば高熱伝導性のアルミニウム基板が用いられている。
図6に示すように、LED基板21の実装面21Aには、複数のLED22が実装されている。LED22には、リフレクターの中にLEDチップを配置し、樹脂で封止した、いわゆる表面実装型LEDが用いられている。LED22は、実装面21A内に整列配置されており、特に、各々の発熱によって実装面21Aの全面が略均一な温度となる間隔で配置されている。
【0017】
また、基板ベース部2の取付面10は、このLED基板21と略同じ、或いは若干大きく構成され、この取付面10にLED基板21の裏面全体を密着させて取り付けられる。この基板ベース部2は、少なくとも取付面10の熱を天面30Bに伝達可能な高熱伝導性を有する、例えばアルミニウム合金等の材料で形成されている。したがって、LED22の発熱はLED基板21、及び取付面10を通じて天面30Bに伝わり外気に放熱される。このとき、天面30Bには、少なくともLED基板21を含む広範囲に熱が伝えられるから、天面30Bの略全面を使ってLED22の発熱が効率良く放熱される。
【0018】
この天面30Bには、上述のアーム本体3Aを一体成型して設けており、
図5、及び
図6に示すように、このアーム本体3Aの中に、電源装置34が収められている。電源装置34は、商用電力を直流電力に変換してLED22の点灯電力を生成する電源回路35を備え、アーム本体3Aの他端3Cから引き出された電線38を通じて商用電力が供給されている。
アーム本体3Aの内部には、
図1に示すように、端部3B側の上部に、センサ用遮光窓を構成するブッシング39が挿入されている。また、
図4に示すように、アーム本体3Aの内部のブッシング39に対応する位置には、明るさセンサ40が設けられている。明るさセンサ40には、センサ用遮光窓を介して外部の光が入射され、明るさセンサ40は、アーム本体3Aの周囲の明るさを検知可能となっている。電源装置34には、明るさセンサ40の検知信号に基づき、周囲の明るさに応じて電源回路35を制御し点灯/消灯を行う点灯回路が設けられており、これにより、自律的な点灯制御が行われる。
【0019】
グローブ6は、基板ベース部2の底面の側を覆って閉塞する板状の透明部材であり、例えば樹脂材やガラスで形成されている。
図6に示すように、この防犯灯1では、グローブ6が基板ベース部2の外側面30Cから外に出ないように、基板ベース部2の底面よりも若干小さな板状に形成されており、その左右両側の縁部6Aには、複数の爪部25が設けられている。基板ベース部2の天面30Bには、
図5に示すように引掛孔26が設けられており、引掛孔26にグローブ6の爪部25を引っ掛かけてグローブ6が基板ベース部2の底面を覆い、その縁部6Aが外側面30Cの内側を略隙間無く閉じるように取り付けられる。
【0020】
この天面30Bに設けた引掛孔26は、
図5に示すように、基板ベース部2の底面側に貫通するため、引掛孔26から水が浸入し取付面10に至る虞がある。そこで、この基板ベース部2は、引掛孔26と取付面10との間を通って、当該取付面10を取り囲むようにパッキン嵌込溝13が設けられており、このパッキン嵌込溝13にパッキン14(
図6には図示せず)が嵌め込まれている。このパッキン14がグローブ6に密着することで取付面10がシールされ防水が図られる。
このとき、取付面10とグローブ6の間の空間、すなわち、LED基板21が配置されている空間は、パッキン14によって断熱されることからグローブ6の側からLED22の発熱が放熱されず、その発熱の大部分が取付面10を通じて天面30Bに伝達されて放熱される。
【0021】
この防犯灯1のグローブ6には、その外側の面内に、LED22の各々に対応した位置にレンズ5が一体に設けられている。各々のレンズ5は、照射光の配光を制御する光学部材であり、これらのレンズ5をグローブ6の外側に設けることで、器具本体30の底面30Aから天面30Bまでの厚みT(すなわち、器具本体30の外側面30Cの高さ)が抑えられる。特に、板状のグローブ6とLED基板21との間には、LED22を配置可能な程度の隙間があれば良いため、器具本体30の厚みTを非常に小さくできる。
なお、グローブ6は、板状に限らず、外側の面を球面形状としても良い。
【0022】
この防犯灯1は、氷柱が発生し易い寒冷地で使用した場合でも、氷柱が形成され難くなっており、以下、この点について詳述する。
氷柱は、器具本体30に積もった雪が融け、水滴が器具本体30から滴下する時点で寒気に晒され氷結することで形成される。すなわち、氷柱が発生するには、雪が一旦融ける必要があることから、仮に器具本体30の表面温度が雪を融かす温度に達しなければ氷柱は発生しない。しかしながら、高出力なLED22を光源とした場合には、その発熱により器具本体30の温度が上昇して雪を融かすことから、何ら対策を施さなければ雪融け水により氷柱が形成される、という問題がある。
この問題は、単純には、雪融け水が器具本体30から滴下する滴下位置をヒータ等で加熱し、滴下位置の温度を水が氷結しない温度に常に維持することで解決であるが、消費電力が増える、という問題がある。
また滴下位置を加熱する熱源に光源の発熱を使用することも考えられる。すなわち、点灯により発熱する光源を滴下位置、又は近傍に配置すれば、光源の発熱で滴下位置が常に加熱され氷柱の発生が抑制される。しかしながら、この場合、光源の配置に制約が生じ、さらに、配光を制御する光学素子の設計が容易ではない。
【0023】
そこで、この防犯灯1では、器具本体30の表面の所定箇所にLED22の発熱を積極的に導くことで、他の箇所よりも温度が高くなる高温部を設け、この高温部と、雪融け水が滴下する滴下位置との温度差が抑えられるように器具本体30を構成している。
これにより、高温部の温度が雪を融かす温度に達した場合には、それと同程度の温度に滴下位置の温高が達することから、この滴下位置での水滴の氷結が防止され、氷柱の発生が抑制される。
【0024】
かかる器具本体30の構成について以下に詳述する。
一般に、発光素子を光源とする照明器具においては、発光素子と、この発光素子に直流電力を供給する電源装置(DC−DCコンバータやAC−DCコンバータ等の電力変換装置)とが熱源になる。この防犯灯1では、器具本体30の外の支持アーム部3に電源装置34を配設することで、器具本体30の内部から電源装置34による熱源を取り除き、LED22のみを残している。これにより、電源装置34の発熱を考慮せずにLED22の発熱に基づき高温部を形成するように設計すれば良いため、器具本体30の設計が容易となる。
【0025】
器具本体30では、上述の通り、熱源であるLED22の発熱が天面30Bに導かれる。
特に、この器具本体30では、
図5に示すように、底面30Aを覆うグローブ6の縁部6Aと取付面10の縁10Aと間のマージンKが、そこに上記パッキン14と、グローブ6を基板ベース部2にネジ37で止めるためのネジ孔36(
図6)とを設けるために必要最低限の幅に制限されている。すなわち、グローブ6の内側においては、当該グローブ6の器具への取付に要する取付け代と、その内部の防水に要するシール部材の配置用のスペースとを割いた残りの全領域に亘ってLED基板21がいっぱいに延在する。これにより、器具本体30の天面30Bにおいては、このLED基板21に対応した広い範囲に熱が伝達されて広い面状の上記高温部が構成されることとなる。
【0026】
一方、この防犯灯1では、基板ベース部2の外側面30Cが器具本体30の側面を構成し、また、グローブ6が外側面30Cの内側に収められていることから、この外側面30Cの先端30Dが水滴の滴下位置となる。
すなわち、天面30Bに一体に繋がる外側面30Cが水滴の滴下位置となるから、天面30Bが広く面状に加熱された際には、その縁部の外側面30Cにも熱が伝わることから、これにより、高温部である天面30Bと外側面30Cの温度差が小さくなり、この外側面30Cの先端30Dでの氷柱の形成が抑制される。
【0027】
特に、この防犯灯1では、LED22の配光を制御するレンズ5をグローブ6の外側の面に設けることで、器具本体30の厚みT、すなわち外側面30Cの高さを抑えているため、外側面30Cの天面30B側と先端30Dの温度差がより小さく抑えられる。
また、この防犯灯1では、
図5に示すように、取付面10は、LED基板21を外側面30Cの先端30Dと略同じ高さ(より正確には、先端30Dから高さγの範囲内)に配置している。これにより、LED基板21を先端30Dよりも比較的高い位置に設けた場合に比べ、器具本体30の最下端である先端30DにLED基板21の熱が伝わり易くなり、天面30B側と先端30Dの温度差が更に抑えられ、大きな氷柱防止効果が得られる。
【0028】
前掲
図2に示すように、この基板ベース部2では、天面30Bの面内が凹むことで、この裏面の上記取付面10が先端30Dの高さ位置まで押し出された構成となっている。この場合、天面30Bを水平に設置して防犯灯1を設置すると、天面30Bの凹部60に雪融け水が溜まってしまう。そこで、この防犯灯1は、
図1に示すように、天面30B(器具本体30)の先端61を後端62よりも高くなるように器具本体30を傾斜させた姿勢で支持アーム部3に支持し、凹部60に溜まる水を後端62の側から滴下させている。また、
図2に示すように、凹部60の後端の側の内側面60Aが緩やかに傾斜して立ち上がり、凹部60の水が内側面60Aの傾斜に沿って後端62に案内され、そこから滴下するように構成されている。すなわち、この防犯灯1では、器具本体30の後端62の先端30Dが唯一の滴下位置となる。
【0029】
また、この器具本体30は、前掲
図4に示すように、天面30Bから後端62に向かって延びる支持アーム部3と、器具本体30(基板ベース部2)の後端62とを連結する連結部63を備えている。この連結部63は、基板ベース部2、及び支持アーム部3と一体に高熱伝導性材から成型されているため、支持アーム部3に収められた電源装置34の発熱が連結部63を通じて後端62に伝達されて当該後端62の加熱に寄与し、後端62の先端30Dの温度低下が防止され、氷柱の発生がより効果的に抑えられる。
【0030】
以上説明したように、本実施形態によれば、次のような効果を奏する。
すなわち本実施形態によれば、底面(一面)にLED基板21が設けられた基板ベース部2の上面(他面)で器具本体30の天面30Bを構成したため、放熱フィン等を器具本体30に設けなくとも当該天面30BからLED22の発熱を放熱できる。
これに加え、寒冷地使用においては、天面30Bの熱で雪が融けることとなるが、基板ベース部2の底面では、LED基板21がグローブ6で覆われた略全域に延在させたことから、天面30Bでは外側面30Cに至る広範囲に熱が伝えられ、当該外側面30Cの温度が天面30Bの温度に近い温度に維持される。この外側面30Cの内側にグローブ6が取り付けられることから、雪融け水は外側面30Cから滴下することとなるが、このとき、この外側面30Cの温度は、天面30Bの温度、すなわち雪が融ける温度に近い温度となっているため、この外側面30Cでの氷柱形成が抑制される。
【0031】
特に、この防犯灯1の設置状態において、天面30Bは、その先端61が後端62よりも高くなるように傾斜するため、この後端62の先端30Dに雪融け水が誘導される。これにより、天面30Bの高温部との温度差を抑えるべき外側面30Cの箇所が上記先端30Dに限定されるので設計が容易となる。
これに加え、天面30Bの雪融け水は防犯灯1の後端62に誘導されるから、この後端62以外の箇所、すなわち防犯灯1の先端61、及び側面で氷柱が形成されることは無い。これにより、街路に向かう光が氷柱で遮られることが確実に防止される。
【0032】
また本実施形態によれば、LED22の光を配光制御する光学部材たるレンズ5をグローブ6の外側に露出する面に設ける構成とした。
これにより、光学部材を器具本体30に内蔵する必要がないから、当該器具本体30の厚みT、すなわち外側面30Cの高さを抑えることができる。これにより、外側面30Cにおいて、先端30Dと天面30Bの側との温度差を抑え、水滴の滴下位置となる先端30Dの温度が天面30Bに近付けられる。
【0033】
また本実施形態によれば、LED基板21を基板ベース部2の外側面30Cの先端30Dと略同じ高さに配置したため、LED基板21を先端30Dよりも高い位置に配置した場合に比べ、先端30DにLED基板21の熱を伝えやすくできる。
なお、LED基板21を基板ベース部2の外側面30Cの先端30Dよりも低い位置に配置しても良い。
【0034】
また、本実施形態によれば、天面30Bに一端3Bが結合され器具本体30の後端62の側に他端3Cが延び、天面30Bを後端の側で低くして支持する支持アーム部に電源装置34を収め、この支持アーム部3と天面30Bの後端62を熱伝導部材から成る連結部63で連結する構成とした。
この構成により、天面30Bの後端62が水滴の滴下位置となるが、この後端62には、電源装置34の発熱が連結部63を通じて後端62に伝達され温度低下が防止されることから、この滴下位置での氷柱の発生がより効果的に抑えられる。
【0035】
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示したものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。
例えば上述した実施形態では、屋外設置型の照明器具の一例として防犯灯1を例示したが、これに限らず、本発明は、街路灯や道路灯、投光器にも適用できる。
また、発光素子の一例としてLED22を例示したが、これに限らず、有機EL等の他の発光素子でも良い。