(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024171172
(43)【公開日】2024-12-11
(54)【発明の名称】ライトユニットおよび照明器具
(51)【国際特許分類】
F21V 29/90 20150101AFI20241204BHJP
F21S 2/00 20160101ALI20241204BHJP
F21Y 115/10 20160101ALN20241204BHJP
F21Y 103/10 20160101ALN20241204BHJP
【FI】
F21V29/90
F21S2/00 230
F21Y115:10
F21Y103:10
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023088098
(22)【出願日】2023-05-29
(71)【出願人】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】390014546
【氏名又は名称】三菱電機照明株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002491
【氏名又は名称】弁理士法人クロスボーダー特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大澤 隆司
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 康弘
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 典文
(57)【要約】
【課題】LEDを光源としてLEDを用いたライトユニットに、新たな部材あるいは構成を設けることなく、虫の侵入を抑制し、虫が死骸となってカバーの内部に残存することを抑制させることを目的とする。
【解決手段】ライトユニットの支持体は、長尺状をなし、複数のLEDパッケージが長手方向に並べて設置されたLED基板が設置される板部と、前記板部の短手方向における両端部である両側辺の各々に設けられた辺部とを備える。透光性樹脂カバーは、前記LED基板を覆うカバー主部と、前記カバー主部の短手方向における両端部の各端部に設けられた嵌合部であって前記辺部と嵌め合う嵌合部と、前記支持体の長手方向における両端部の各端部を塞ぐ端面部とを備える。前記LEDパッケージが点灯している状態で、前記支持体の長手方向における両端部の温度と前記辺部の温度を42℃以上とする。
【選択図】
図6
【特許請求の範囲】
【請求項1】
長尺状をなし、複数のLEDパッケージが長手方向に並べて設置されたLED基板が設置される板部と、前記板部の短手方向における両端部である両側辺の各々に設けられた辺部とを備える支持体と、
前記LED基板を覆うカバー主部と、前記カバー主部の短手方向における両端部の各端部に設けられた嵌合部であって前記辺部と嵌め合う嵌合部と、前記支持体の長手方向における両端部の各端部を塞ぐ端面部とを備える透光性樹脂カバーと
を具備し、
前記LEDパッケージが点灯している状態で、前記支持体の長手方向における両端部の温度および前記辺部の温度を42℃以上としたライトユニット。
【請求項2】
前記支持体は、短手方向の幅が67mm以下である請求項1に記載のライトユニット。
【請求項3】
前記支持体は、金属で形成されている請求項1または請求項2に記載のライトユニット。
【請求項4】
前記支持体の短手方向の幅に対する前記LED基板の短手方向の幅の占有率が38%以下である請求項1または請求項2に記載のライトユニット。
【請求項5】
前記支持体は、熱伝導率が14[W/m・K]以上300[W/m・K]以下の範囲である請求項1または請求項2に記載のライトユニット。
【請求項6】
前記支持体は、熱伝導率が50[W/m・K]以上である請求項1または請求項2に記載のライトユニット。
【請求項7】
前記支持体の長手方向の両端部と前記辺部との温度を48℃以上とした請求項1または請求項2に記載のライトユニット。
【請求項8】
前記透光性樹脂カバーは、
前記辺部に接触する部分の温度が、使用する樹脂の連続耐熱温度以下である請求項1または請求項2に記載のライトユニット。
【請求項9】
請求項1または請求項2に記載のライトユニットと、
前記ライトユニットに取り付けられる器具と、
を具備した照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、虫の死骸による外観の低下を抑制することができる照明器具に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、光源ユニットとも呼ばれるライトユニットと、天井等の構造物に設置され、ライトユニットを収納する器具とを備え、ライトユニットと器具とを機械的かつ電気的に結合することによって構成されるLED照明器具が知られている。LEDは、Light Emitting Diodeの略語である。
【0003】
照明器具に用いられる光源は、白熱電球、蛍光ランプといったものから、エネルギー消費効率の高いLEDへの置き換えが進み一般的に使用されている。
【0004】
ライトユニットは、例えば、金属材料を用いて形成された支持体である筐体の内部に、LEDパッケージが表面実装されたLED基板が設置される。また、LED基板が設置された支持体は、樹脂材料を用いて形成された拡散性を有する透光性樹脂カバーによって囲繞され、照射される光の輝度と拡散度とが調整される。
【0005】
例えば、長尺状のライトユニットにおいて、透光性樹脂カバーおよび支持体は、いずれも長尺状に形成され、透光性樹脂カバーは、支持体の長手方向に沿う両辺の辺部を挟持するように固定される。一般に、支持体の辺部と透光性樹脂カバーとの間には、接着剤あるいはパッキンなどを介在させずに、透光性樹脂カバーが支持体の辺部を直接挟み込んで固定する構造になっている。長尺状の支持体および透光性樹脂カバーは、それぞれ歪みあるいは反りといった変形をともなう。このため、透光性樹脂カバーが支持体の辺部に固定された状態で、支持体の辺部と透光性樹脂カバーの間には、厳密に言うと長手方向に渡って隙間が存在し、それぞれの変形の程度によって、その隙間は拡大する場合がある。
【0006】
このような隙間から照明器具の内部に小さな虫が侵入し、透光性樹脂カバーの内部に死骸となって残存することが問題視されている。照明器具の美観あるいは性能の悪化につながるおそれがあり、また、使用者が照明器具を見上げた際に、透光性樹脂カバーに投影される斑点状に点在する死骸を視認することにより不快感を覚えるおそれもあることから、改善が望まれる照明器具の課題といえる。
【0007】
特許文献1には、光源部が取り付けられる基板部と光源部を覆う樹脂製のカバー部との間に形成される隙間に配置され、この隙間を塞ぐ弾性変形可能な樹脂製の連結部材を備えた照明器具が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
特許文献1では、新たに変形可能な虫などの侵入を低減するために、弾性変形可能な新たな部材を備える必要があり、照明器具のコストを増大させてしまう要因となり得る。
【0010】
本開示は、光源としてLEDを用いたライトユニットに、新たな部材あるいは構成を設けることなく、虫の侵入を抑制し、虫が死骸となってカバーの内部に残存することを抑制させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本開示に係るライトユニットは、
長尺状をなし、複数のLEDパッケージが長手方向に並べて設置されたLED基板が設置される板部と、前記板部の短手方向における両端部である両側辺の各々に設けられた辺部とを備える支持体と、
前記LED基板を覆うカバー主部と、前記カバー主部の短手方向における両端部の各端部に設けられた嵌合部であって前記辺部と嵌め合う嵌合部と、前記支持体の長手方向における両端部の各端部を塞ぐ端面部とを備える透光性樹脂カバーと
を具備し、
前記LEDパッケージが点灯している状態で、前記支持体の長手方向における両端部の温度および前記辺部の温度を42℃以上とした。
【発明の効果】
【0012】
本開示に係るライトユニットでは、LEDパッケージが点灯している状態で、支持体の長手方向における両端部の温度および辺部の温度を42℃以上とした。これによって、本開示に係るライトユニットによれば、虫が侵入するおそれがある部分について温度を42℃以上とすることができ、虫の侵入を抑制し、虫が死骸となってカバーの内部に残存することを抑制させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【
図2】実施の形態1に係る照明器具において器具とライトユニットとが一体となる前の分離した状態を示す斜視図。
【
図3】実施の形態1に係るライトユニットを本体側から見た平面図および側方から見た側面図。
【
図4】実施の形態1に係る照明器具における断面図。
【
図5】実施の形態1に係るLED基板が設置された支持体を示す図。
【
図6】実施の形態1に係る比較試験における支持体の短手方向の温度分布を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0014】
***本開示の背景***
はじめに、本開示の背景を説明する。
照明器具の光源として用いられる蛍光ランプは、使用環境(蛍光ランプの周囲)の温度によって発光効率が変化する特性を有する。一般的な蛍光ランプは、低圧水銀放電によって発生する紫外線を励起光として用い、ガラス管の内面に敷設された蛍光体を励起することによって発生する可視光を照明光として利用する。ガラス管の内部の水銀蒸気圧は放電空間内で最も温度が低い最冷点によって決定される。最冷点の温度が低過ぎると水銀蒸気圧が低くなることによって励起しにくくなり発光効率が低くなる。最冷点の温度が高過ぎると紫外線が蛍光体に到達する前に別の水銀原子に吸収される自己吸収現象が発生することによって発光効率が低くなる。つまり、蛍光ランプには最冷点温度の最適化が必須要素であり、この最冷点温度の最適化は、基本的に照明本体とは関係なく蛍光ランプで完結する要素である。また、主にガラスと金属とを材料として構成される蛍光ランプは、材料そのものが温度によって蛍光ランプの製品寿命を左右するものではない。
【0015】
そして、照明器具の光源として用いられるLEDは、発光効率が高く、使用環境(LEDの周囲)の温度によって発光効率が変化することがないという特性を有する。LEDは半導体発光素子であり、性能を維持して動作させるためにジャンクション温度(以下Tjと呼ぶ)が規定された範囲(定格値以下)になるように使用することが求められ、LEDの必須要素である。一般に、LEDの温度を規定された範囲に抑えることを目的として、点灯動作にともないLEDから発生する熱を、ヒートシンク等を用いて放散させる方法が採用されている。つまり、光源であるLEDの温度の制御は光源以外の部材に依存する構成となっている。
【0016】
また、LEDを光源とする照明器具を使用するにあたって、蛍光ランプを光源とする照明器具と異なる事項がある。それは、光源であるLEDそのものに充電露出部が存在する事である。安全性を考慮すると、照明器具は、充電露出部には使用者が触れない仕様にすることが好ましく、照明器具は、透光性樹脂カバーを容易に外すことができない構造にすることによって安全性が確保されている。一方、蛍光ランプを光源とする照明器具では、蛍光ランプには充電露出部は存在せず、また、LEDと比較すると寿命が短いため、光源である蛍光ランプを交換できるように、照明器具の透光性樹脂カバーは容易に外すことができる構造になっていた。つまり、LEDは寿命が長いため蛍光ランプのような交換が不要であり、蛍光ランプは交換が必要な消耗品である、という相違点は、照明器具の構造の相違点につながる。
【0017】
このため、LEDを光源とする照明器具では、照明器具の内部に侵入した虫の死骸を容易に除去できないという課題が生じた。オフィス等の施設で用いられる一般的な照明器具では、光源であるLEDは透光性のカバーで蔽われており、カバーによってLED等の充電露出部に対する絶縁性(安全性)を担保しているので、容易に外すことができない構造としている。LEDは蛍光ランプに対して短波長成分および紫外領域成分が少ないため、蛍光ランプと比べると誘虫性は低いものの、照明器具に誘引され照明器具の内部に侵入する虫は存在し、死骸となって透光性のカバーの内部に留まる虫も存在する。蛍光ランプを光源とする照明器具では、蛍光ランプを交換する際などに透光性のカバーを外すことができる構造となっているのでカバーの内部に留まる異物を除去することができる。しかし、LEDを光源とする一般的な照明器具では異物の除去ができないという課題がある。
【0018】
例えば、LEDをカバー以外のレンズあるいは封止剤などで覆いカバーを着脱できる構造として異物を除去できるようにしたり、高い密閉性を確保してカバーを取り付ける構造として照明器具の内部に虫を含む異物が侵入しないようにしたりすることは可能であるが、いずれもコストの増大が避けられず、現実的ではない。
また、カバーの端部などに開閉可能な蓋を設け、蓋を開けてカバーの内部に留まる異物を除去することができる照明器具も考えられるが、オフィス等に数多く設置された照明器具に対してこのような作業を行う際には、相応の時間とメンテナンスに係るコストを要する。このため、虫の侵入を抑制できる照明器具が望まれている。
【0019】
以下、本実施の形態について、図を用いて説明する。各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。また、以下の図では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、実施の形態の説明において、上、下、左、右、前、後、表、裏といった向きあるいは位置が示されている場合がある。これらの表記は、説明の便宜上の記載であり、装置、器具、あるいは部品等の配置、方向および向きを限定するものではない。
【0020】
実施の形態1.
***構成の説明***
以下の
図1から
図4を用いて、本実施の形態に係る照明器具10の構成について説明する。
図1は、本実施の形態に係る照明器具10の斜視図である。
図2は、本実施の形態に係る照明器具10において器具11とライトユニット12とが一体となる前の分離した状態を示す斜視図である。
図3は、本実施の形態に係るライトユニット12を本体側から見た平面図および側方から見た側面図である。
図4は、本実施の形態に係る照明器具10における断面図である。
【0021】
照明器具10は、器具11と、器具11に対して着脱自在に取り付けられるライトユニット12を備える。
器具11は、天井などの構造物20に設置される。
器具11は、ライトユニット12を取り付けるための取付部110を備える。取付部110には、ライトユニット12を取り付けるための取付バネ111が設けられている。さらに、取付部110には、照明器具10の外部からライトユニット12が備える電源ユニット124に対して外部電力を供給する経路となる器具電源線112が敷設される。
【0022】
ライトユニット12は、支持体121、LED基板122、透光性樹脂カバー123、および電源ユニット124を備える。本実施の形態では長尺状のライトユニット12を例に説明する。
LED基板122は、長尺状をなし、複数のLEDパッケージ221が長手方向に沿って並べて設置されている。
【0023】
支持体121は、ライトユニット12の筐体である。支持体121は、長尺状をなし、LED基板122が設置される板部212と、板部212の短手方向の両端部である両側辺の各々に設けられた辺部211とを備える。
図4に示すように、支持体121は、断面が略凹字状をなす金属性の板材であり、凹字状の側部に相当する辺部211と、凹字状の底部に相当する板部212とを有する。支持体121の、板部212における照射方向側を向く面には、LED基板122が設置される。
【0024】
透光性樹脂カバー123は、LED基板122を覆うように支持体121の辺部211に取り付けられる。
透光性樹脂カバー123は、LED基板122を覆うカバー主部233と、支持体121の辺部211と嵌め合う嵌合部231と、長手方向の両端部の各端部を塞ぐように設けられる端面部232を備える。嵌合部231は、カバー主部233の短手方向の両端部の各端部に長手方向に設けられており、支持体121の辺部211と嵌合する。
透光性樹脂カバー123の長手方向における両端部には、端板である端面部232が超音波溶着されている。
透光性樹脂カバー123と端面部232とは、例えば、ポリカーボネート(PC)等の樹脂材料を用いて形成される。
【0025】
また、支持体121の、板部212におけるLED基板122が設置される面の反対側の面の器具11の側(以下、本体側という)には、LED基板122を介して複数のLEDパッケージ221に対して点灯電力を供給する電源ユニット124、および、器具11の取付バネ111と連結するバネ受具125が設置されている。
ライトユニット12は、取付バネ111とバネ受具125とが係合されることで、器具11と連結され一体化される。具体的には、取付バネ111をバネ受具125に設けられた貫通孔であるバネ挿入部126に挿入し、ライトユニット12を器具11の側に押し込むと、取付バネ111の弾性力によってライトユニット12が器具11の取付部110の内側に引込まれ、ライトユニット12が器具11に取り付けられる。
【0026】
また、器具電源線112は電源ユニット124に接続されたユニット電源線127と接続されることによって、電源ユニット124に外部電力を供給可能となる。このように、器具11とライトユニット12とは、機械的および電気的に接続される。この機械的接続および電気的接続は様々な手段があり、いずれの手段を選択しても構わない。
【0027】
図4では、器具11とライトユニット12とが一体となり、機械的かつ電気的に接続され、照明器具10として利用される形態を示している。このように一体化された照明器具10は、ライトユニット12が点灯していない場合は発熱が無く、照明器具10を構成するいずれの部品も概ね周囲温度に近い温度になっている。
【0028】
<支持体121のバリエーション>
図5は、本実施の形態に係るLED基板122が設置された支持体121を示す図である。
LED基板122の実装面には、LEDパッケージ221が表面実装されている。
そして、LED基板122の非実装面を支持体121の板部212における照射方向側を向く面に接触させた状態で、支持体121の板部212にLED基板122が設置される。
図5では、LED基板122が設置された支持体121の一部分を示している。
また、
図5では、支持体121の一部分を照射方向側から見た平面図(左図)と断面図(右図)とを示している。
【0029】
図5では、支持体121に設置されるLED基板122の短手方向の寸法(以下、基板幅という)が、17.2[mm]、21.5[mm]、および29.0[mm]の3種類の実施例について示している。
基板幅が17.2[mm]のLED基板122を用いたライトユニット12を実施例1とする。
基板幅が21.5[mm]のLED基板122を用いたライトユニット12を実施例2とする。
基板幅が29.0[mm]のLED基板122を用いたライトユニット12を実施例3とする。
【0030】
ここでは、LED基板122は、紙、ガラス、樹脂を含む材料を用いた、厚さが1.0[mm]のものを用いることを想定しており、CEM-3相当以上の難燃性を有する材料を用いることが好ましい。また、支持体121は厚さが0.4[mm]のSGCC鋼板を用いることを想定しているが、材料はこれに限られず、SGCC鋼板以外の材料を選択しても構わない。SGCCは、Steel Galvanized Cold Commercialの略語である。
【0031】
また、支持体121は、ライトユニット12およびライトユニット12が取り付けられる器具11の小型化あるいは軽量化を妨げないように、短手方向の幅が67.0[mm]以下であることが好ましい。ライトユニット12および器具11の小型化あるいは軽量化は、施工性あるいは輸送効率の向上に寄与する。
図5では、短手方向の幅が56.0[mm]の支持体121を例示している。支持体121におけるLED基板122が設置される領域にはシリコーンを塗布し、LED基板122を載せて抑えることによりLED基板122を支持体121に密着させている。LED基板122の支持体121への設置方法は、シリコーンによる接着に限らず、支持体121のLED基板122が設置される領域の両サイドにおける複数箇所を爪状に切欠き、その爪を起こしてLED基板122を抑え込んで支持体121に密着させてもよい。あるいは、LED基板122を支持体121にネジ止めしてもよい。要するにLED基板122と支持体121が密着されていればよい。
【0032】
<ライトユニット12の挙動>
次に、本実施の形態に係る照明器具10における虫侵入対策に特化して説明するため、ライトユニット12の挙動について説明する。
ライトユニット12は、例えば、40形のタイプで、複数のLEDパッケージ221をLED基板122にほぼ等間隔に表面実装し、消費電力約10Wから約50Wで、色温度2700Kから6500Kの光色のものとする。LED基板122には、概ね少ないものでは68個、多いものでは240個程度のLEDパッケージ221が表面実装されている。
【0033】
電源ユニット124が、器具11側から器具電源線112とユニット電源線127とを介して受けた外部電力からLEDパッケージ221を点灯させるための点灯電力に変換し、点灯電力が電源ユニット124からLEDパッケージ221に対して供給されるとLEDパッケージ221が点灯する。
ライトユニット12が点灯状態になると、直線状のLED基板122に実装された複数のLEDパッケージ221から光が照射される。この光は樹脂製の透光性樹脂カバー123を通してライトユニット12の外部へ放射され、照明光として供される。
一方、この複数のLEDパッケージ221は点灯動作にともない発熱し、この熱は、LED基板122からLED基板122が設置された支持体121に伝導する。そして、支持体121とLED基板122との接触部の温度を上昇させるとともに、支持体121の辺部211へと伝導し、さらに辺部211と嵌合している透光性樹脂カバー123にも伝わる。
このように、LEDパッケージ221の発熱による熱は、点灯後の経過時間とともに各部に伝導して行き、様々な部品の温度を上昇させる。しかし、凡そ60分程度経過すると、ライトユニット12からの熱輻射と平衡し、各部温度は安定状態となる。
【0034】
ライトユニット12は細長いため、支持体121および透光性樹脂カバー123も細長い。このため、支持体121の短手方向(幅方向)における両端の辺部211と、辺部211に嵌合する透光性樹脂カバー123の嵌合部231とは、長い部分に渡って接触することになる。また、支持体121における長手方向両端の端部は、透光性樹脂カバー123と接触する。
支持体121と透光性樹脂カバー123とは、嵌合および接触はしているものの、接着剤で接着されたり、パッキンが間に挟み込まれたりはしていない。よって、厳密に言えば、支持体121と透光性樹脂カバー123との間には隙間が存在している。また、照明器具が長尺であれば、長尺状の支持体121および透光性樹脂カバー123は、成形条件、熱伸縮などによって、捻じれ、歪み、あるいは反りといった変形が生じる。このため、透光性樹脂カバー123が支持体121の辺部211に固定された状態で、それぞれの変形の程度によって、この隙間が拡大する場合がある。照明器具10を設計するにあたり、虫が侵入するような隙間を故意に設けることはしない。しかしながら多くの照明器具ではこのような隙間から小さな虫が侵入する。LEDは、蛍光ランプと比較すると、虫の活動性を刺激する紫外線あるいは波長の短い青色光などは少なくなっている。しかし、隙間から虫が侵入する課題を完全に解決するには至っていない。
【0035】
<比較試験の説明>
次に、より具体的な照明器具を例にとり、実施例1から3の比較試験について説明する。
周囲温度25℃一定で、無風環境の恒温室内の模擬天井に、直付形逆富士150mm幅タイプの照明器具10を設置した。比較試験に用いる照明器具10は、いずれも長さが4ftタイプ(約1.2m)、全光束が5900lm、光源色が色温度5000Kの仕様に統一した。また、照明器具10は、支持体121の材料として熱伝導率50[W/m・K]のSGCCを用い、支持体121の幅は56.0[mm]一定とし、厚みは0.4[mm]のものを用いた。また、LEDパッケージ221に対していずれも同じ100mAの直流電流を供給し、約40Wが入力する。
【0036】
図5に示すように、基板幅が29.0[mm]、21.5[mm]、17.2[mm]と3種類のLED基板122を用いた3種類の照明器具の比較試験を行った。
この基板幅をパラメータに取った理由は、次の通りである。基板幅が異なる3種類のLED基板122では、LEDパッケージ221は同じ間隔で同じ長さ表面実装されている。しかし、LEDパッケージ221自体の発熱が同じであっても、ヒートシンクとして機能する支持体121への熱伝導が基板幅によって変化する。このため、基板幅が小さい(基板が細い)と支持体121は全体の温度が上昇する。逆に、基板幅大きい(基板が太い)と広い領域で熱が伝導するため、支持体121は全体の温度が低下する。このように、LED基板122の基板幅を変更することによって、支持体121の辺部211の温度を制御できるため、ここでは、LED基板122の基板幅をパラメータとして採用した。つまり、支持体121の辺部211の温度を基板幅で制御できる現象を、辺部211の温度を設定する手段として用い得ることを示した。
【0037】
いずれの基板幅のLED基板122にも、一つあたり約0.3Wの白色LEDパッケージ124個をほぼ等間隔で表面実装している。
支持体121の各部の温度測定は、電源ユニット124といった他の熱源から十分離れた位置においてLED基板122が設置された面とは反対側に熱電対を複数設置して行った。その理由は次の通りである。電源ユニット124も発熱しており、この熱が重畳すればより高い温度になる。しかし、長尺の支持体121における両側の辺部211ではいかなるところでも虫が侵入する可能性がある。よって、電源ユニット124の発熱の影響を受けない、言い換えれば支持体121の辺部211の温度としては最も低い温度となる周辺を、支持体121の各部の温度測定の位置として選択した。
【0038】
上述したように、透光性樹脂カバー123はポリカーボネート(PC)を材料とした押出成形品であり、透光性樹脂カバー123の長手方向における両端部には同じポリカーボネート(PC)を材料とした端板である端面部232が超音波溶着されている。ポリカーボネート(PC)の二次転移点温度は145℃から150℃、加重たわみ温度は123℃から132℃、連続使用温度は130℃である。
【0039】
このように、比較試験では、基板幅が異なる3種類のLED基板122を用いた実施例1から実施例3の3種類のライトユニット12を使用した。比較試験は、各ライトユニット12を器具11に機械的および電気的に接続させ、照明器具10が使用される組み合わせで行った。温度測定は電源投入後十分温度的に安定した60分以降に行った。
【0040】
支持体121の短手方向の寸法(幅)に対するLED基板122の短手方向の寸法(基板幅)の割合を占有率と定義すると、以下の通りである。
(実施例1)
基板幅が17.2[mm]のLED基板122の占有率は、17.2[mm]/56.0[mm]=30.7%である。
(実施例2)
基板幅が21.5[mm]のLED基板122の占有率は、21.5[mm]/56.0[mm]=38%である。
(実施例3)
基板幅が29.0[mm]のLED基板122の占有率は、29.0[mm]/56.0[mm]=51.8%である。
【0041】
本比較試験の支持体121には熱伝導率が約50[W/m・K]のSGCCを用いた。なお、例えばアルミニウムは200[W/m・K]と熱伝導性が優れているため、支持体121の温度がさらに低下する。逆にSUS材(ステンレス鋼)熱伝導率は概ね16~25[W/m・K]と比較的熱伝導性が低く、支持体121の温度が上昇する傾向がある。このため、LED基板122の基板幅を設計要素とする以外にも、支持体材料の選定よる方法でも支持体121の辺部211の温度を制御できる。
さらに、支持体121の厚さ寸法を大きくすれば熱伝導率が高まり支持体121の辺部211の温度は低下し、逆に薄くすると熱伝導率は低下し、放熱性能が下がるため支持体121の辺部211の温度は上昇する。このように、支持体の厚みを調整する方法でも支持体121の辺部211の温度を制御することもできる。
【0042】
図6は、本実施の形態に係る比較試験における支持体121の短手方向の温度分布を示す図である。
図6では、グラフの支持体位置の両端部の温度が透光性樹脂カバー123と嵌合している部分、すなわち支持体121の辺部211の温度(支持体辺部温度)となる。つまり虫が隙間を通りライトユニット12の透光性樹脂カバー123の内側に侵入する経路となる部分の温度となる。
図6に示すように、支持体辺部温度は以下の通りである。
(実施例1)
基板幅が17.2[mm]のLED基板122を用いた場合の支持体121の辺部211の温度は約49.4℃である。
(実施例2)
基板幅が21.5[mm]のLED基板122を用いた場合の支持体121の辺部211の温度は約41.5℃である。
(実施例3)
基板幅が29.0[mm]のLED基板122を用いた場合の支持体121の辺部211の温度は約37.9℃である。
【0043】
なお、ここまで、支持体121の辺部211の温度について説明してきたが、支持体121の長手方向両端部の温度も各基板幅とも辺部211とほぼ同様な温度であった。このように、支持体121の短手方向における両辺部、および支持体121の長手方向における両端部はほぼ同様な温度となり、虫の侵入を抑制する方法として有効である。ここで、支持体121の辺部211の温度のみに注目すると、ライトユニット12の寿命を保つためのLEDパッケージ221のジャンクション温度Tjが高くなりすぎ、製品寿命を短くしてしまう可能性がある。このため、支持体121の辺部211の温度とジャンクション温度Tjとの双方を勘案して設計することが望ましい。
【0044】
基板幅を29.0[mm]から21.5[mm]に細くすると、ピーク温度が上昇し、これにともない支持体121の辺部211の温度も37.9℃から41.5℃へ上昇したが、タンパク質が変質する温度42℃を超えなかった。基板幅をさらに17.2[mm]まで細くすると支持体121の辺部211の温度は49.4℃まで上昇し、一般に昆虫が生存しえないとされる48℃以上となる。
このため、虫は支持体121の辺部211近づき難くなるとともに、仮に支持体121の辺部211留まった場合でも生存時間が極めて短くなるので、虫は支持体121と透光性樹脂カバー123の間隙を通過してライトユニット12の内部の空間に侵入しにくくなる。
【0045】
ここまでLED基板122の基板幅を変更することによって、支持体121における辺部211および支持体121の長手方向における両端部の温度を制御する方法を説明した。なお、支持体121における辺部211および支持体121の長手方向における両端部の温度を制御する方法は他にも様々存在する。例えば、支持体121の材質あるいは厚さを変化させることにより支持体121の温度勾配を変えてもよい。また、LEDパッケージ221へ供給する電力を変化させてもよい。更には、LEDパッケージ221へ供給する電力を変化させる目的で、使用するLEDパッケージ221の個数を変化させる手段を用いてもよい。
【0046】
本実施の形態の要点は、隙間を通過して、照明器具10の内部、あるいはライトユニット12の内部に侵入しようとする虫を、隙間に近付かないようにするために、虫の侵入経路となり得る隙間の温度を、タンパク質が変成する温度以上にすることである。さらには、それでも隙間を通過しようとする虫が、通過に要るする時間以内に死滅する温度にすることである。これにより、照明器具10の内部、あるいはライトユニット12の内部への虫の侵入を原理的に抑制できるものである。
【0047】
以上のように、本実施の形態では、虫の侵入を抑制する照明器具10について説明した。
本実施の形態に係る照明器具10では、LEDパッケージ221が点灯している状態で、支持体121の長手方向における両端部と両辺部(両側の辺部211)との温度を42℃以上とする。これにより、虫は近付き難くなる。さらに、支持体121の長手方向の両端部と両辺部(両側の辺部211)との温度を48℃以上とすることが好ましい。
【0048】
また、本実施の形態に係る照明器具10では、支持体121の短手方向の寸法(幅)に対するLED基板122の短手方向の寸法(基板幅)の占有率を38%以下とする。例えば、支持体121の幅が56.0[mm]に対する38%の幅は21.28[mm]である。よって、支持体121の幅が56.0[mm]の場合、LED基板122の基板幅は21.28[mm]以下であることが好ましい。
【0049】
また、本実施の形態に係る照明器具10では、支持体121は、熱伝導率が14[W/m・K]以上300[W/m・K]以下の範囲の材料を含むことが好ましい。
また、本実施の形態に係る照明器具10では、支持体121は、熱伝導率が50[W/m・K]以下であることがより好ましい。
【0050】
また、透光性樹脂カバー123は、辺部211に接触する部分の温度が、使用する樹脂の連続耐熱温度以下であることが好ましい。これにより、ライトユニット12の製品寿命が短くなることを防ぐことができる。
【0051】
***本実施の形態の効果の説明***
以上のように、本実施の形態に係るライトユニット12およびこのライトユニット12を備えた照明器具10では、透光性樹脂カバー123が支持体121から容易に外れない構造とし、かつ侵入した虫の死骸を取り出せる構造を持たず、新たな部品あるいは構成を用いずに、ライトユニット12の内部への虫の侵入を抑制することが可能となった。虫の侵入を抑制する新たな構成とは、例えば、虫の侵入を抑制するパッキンあるいは変形可能な隙間を塞ぐ部品あるいは部分であり、照明器具10のコストを増大させる要因となる。
【0052】
よって、本実施の形態に係るライトユニット12およびこのライトユニット12を備えた照明器具10によれば、特に透光性樹脂カバー123が容易に取り外せず、かつその端部にある端板(端面部232)も透光性樹脂カバー123と一体となり、分離できない構造の照明器具10においても、コストを増大させることなく、虫の死骸による外観あるいは性能の低下を抑制することができる。
【0053】
本実施の形態に係る照明器具の効果についてさらに詳しく説明する。
虫の侵入経路は、支持体121に固定されたLED基板122から熱が伝導する支持体121の両辺部(両側の辺部211)および長手方向における両端部の隙間と、透光性樹脂カバー123の嵌合部の隙間である。LEDを光源とする照明器具10の場合、支持体121は、LEDパッケージ221のジャンクション温度Tjを下げる目的でヒートシンクとしての機能を兼ね備えており、ライトユニット12の点灯にともないその温度が上昇する。このことから、虫の侵入経路となる隙間部分の温度を、虫が侵入できない温度まで上昇させれば虫の侵入を抑制できることが考えられる。
【0054】
ここで、虫が隙間に侵入する際の姿勢について説明する。
点灯状態におけるライトユニット12の隙間に直径の異なるガラスビーズを振り掛けながらライトユニット12を振動させ、ライトユニット12の透光性樹脂カバー123の内部に侵入したガラスビーズの直径は、最大でφ0.3mm以下であった。照明器具10を設計するにあたり、虫が侵入するような隙間を故意に設けることはしないが、ライトユニット12の点灯状態において隙間が生じており、その隙間は0.3mm以下の大きさであることが判明した。
しかし、実際に照明器具10の内部に侵入した虫は、頭、胸、および胴の各部の寸法が、0.3mmよりも大きいものが存在した。つまり、虫は隙間に侵入する際に体を扁平させる必要がある。このことから、虫は、高温の支持体121に足先だけが接して留まるのではなく、熱の影響を受けやすい姿勢で留まるものと推測される。したがって、虫は、体の多くの部分を支持体121と透光性樹脂カバー123とに密着させながら隙間に侵入し通過することになる。
【0055】
支持体121の温度が、タンパク質が変質し、一般に虫が生存し得ない温度である42℃以上であれば、虫は、継続して生命を維持することができない。さらに、望ましくは、虫が近付き支持体121に接触した場合に、隙間の通過に要する時間より短い時間で死滅するように48℃以上にする。
【0056】
光の誘虫性によって照明器具10に引き寄せられた虫も、生命の危険を察知し高温の隙間に近付かなくなる。また、虫が隙間に侵入しようとしても、隙間を通過する前に息絶えるため、ライトユニット12の内部への侵入が抑制され、透光性樹脂カバー123の内部に死骸となって残存することも抑制される。このため、照明器具10の美観あるいは性能の低下を抑制することができ、透光性樹脂カバーに投影される斑点状の死骸が目立たなくなるため、使用者に不快感を与えないという効果を奏する。なお、支持体121の辺部211と接触する透光性樹脂カバー123の嵌合部23の温度は、嵌合部23に用いる樹脂材料の連続耐熱温度以下としたので、樹脂部品である透光性樹脂カバー123の劣化を抑制でき、照明器具10の製品寿命および安全性に悪影響を与えない。
【0057】
上述した実施の形態のうち、複数の部分を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、この実施の形態のうち、1つの部分を実施しても構わない。その他、これらの実施の形態を、全体としてあるいは部分的に、どのように組み合わせて実施しても構わない。
すなわち、実施の形態1では、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【0058】
なお、上述した実施の形態は、本質的に好ましい例示であって、本開示の範囲、本開示の適用物の範囲、および本開示の用途の範囲を制限することを意図するものではない。上述した実施の形態は、必要に応じて種々の変更が可能である。
【0059】
以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【0060】
(付記1)
長尺状をなし、複数のLEDパッケージが長手方向に並べて設置されたLED基板が設置される板部と、前記板部の短手方向における両端部である両側辺の各々に設けられた辺部とを備える支持体と、
前記LED基板を覆うカバー主部と、前記カバー主部の短手方向における両端部の各端部に設けられた嵌合部であって前記辺部と嵌め合う嵌合部と、前記支持体の長手方向における両端部の各端部を塞ぐ端面部とを備える透光性樹脂カバーと
を具備し、
前記LEDパッケージが点灯している状態で、前記支持体の長手方向における両端部の温度および前記辺部の温度を42℃以上としたライトユニット。
(付記2)
前記支持体は、短手方向の幅が67mm以下である付記1に記載のライトユニット。
(付記3)
前記支持体は、金属で形成されている付記1または付記2に記載のライトユニット。
(付記4)
前記支持体の短手方向の幅に対する前記LED基板の短手方向の幅の占有率が38%以下である付記1から付記3のいずれか1つに記載のライトユニット。
(付記5)
前記支持体は、熱伝導率が14[W/m・K]以上300[W/m・K]以下の範囲の材料を含む付記1から付記4のいずれか1つに記載のライトユニット。
(付記6)
前記支持体は、熱伝導率が50[W/m・K]以下である付記1から付記4のいずれか1つに記載のライトユニット。
(付記7)
前記支持体の長手方向の両端部と前記辺部との温度を48℃以上とした付記1から付記6のいずれか1つに記載のライトユニット。
(付記8)
前記透光性樹脂カバーは、
前記辺部に接触する部分の温度が、使用する樹脂の連続耐熱温度以下である付記1から付記7のいずれか1つに記載のライトユニット。
(付記9)
付記1から付記8のいずれか1つに記載のライトユニットと、
前記ライトユニットに取り付けられる器具と、
を具備した照明器具。
【符号の説明】
【0061】
10 照明器具、11 器具、12 ライトユニット、20 構造物、110 取付部、111 取付バネ、112 器具電源線、121 支持体、122 LED基板、123 透光性樹脂カバー、124 電源ユニット、125 バネ受具、126 バネ挿入部、127 ユニット電源線、211 辺部、212 板部、221 LEDパッケージ、231 嵌合部、232 端面部、233 カバー主部。