JP2017022014A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを低減し、かつ製造工程を簡略化しつつノイズの低減を図る。【解決手段】照明装置１００は、発光素子１１を有する光源部１と、電源部２と、基板３と、器具本体４とを備える。電源部２は、外部からの電力を受けて光源部１に点灯電力を供給する。基板３は、絶縁物からなり、光源部１および電源部２が設けられる。器具本体４は、基板３が配置される金属板４１を有し、基板３を支持する。基板３は、光源部１が実装される面（第１面３Ａ）と反対側の一面（第２面３Ｂ）に設けられて光源部１と熱的に結合する導体からなる放熱体３２を備える。放熱体３２は、電源部２の基準電位点Ｇ１に電気的に接続される。そして、基板３は、金属板４１と放熱体３２との間に浮遊容量ＳＣ１が形成されるように器具本体４に支持される。【選択図】図１

Description

本発明は、一般に照明装置に関し、より詳細には、発光素子を光源とする照明装置に関する。

従来、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）などの発光素子を光源とする照明器具（照明装置）が知られており、たとえば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の照明器具は、器具取付面に設置された配線器具としての引掛けシーリングに取り付けられて使用される一般住宅用の照明器具である。この照明器具は、基板に実装された複数のＬＥＤを有する光源部から放射される光によって室内の照明を行う。

このような照明分野において、ノイズを低減するために、点灯装置（電源部）の回路グランドを器具本体のグランドに電気的に接続する技術が知られており、たとえば特許文献２に開示されている。

特許文献２に記載の放電灯点灯装置（照明装置）は、放電灯を点灯するための電気電子部品が設けられた基板と、基板が収納される金属製のケース本体（器具本体）とを備えている。基板には、ジャンパ線（jumper wire）からなる接地部が設けられている。この放電灯点灯装置では、接地部をケース本体に接触させることにより、ノイズの低減を図っている。

特開２０１２−１４６６６６号公報 特開２００３−１７８６２０号公報

しかしながら、特許文献２に記載の技術では、接地部としてジャンパ線を必要とするためにコストが増大するという問題があった。また、ジャンパ線をケース本体（器具本体）に接触させるためには、ケース本体に設けられたかしめ部をかしめなければならず、製造工程が複雑になるという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされており、コストを低減し、かつ製造工程を簡略化しつつノイズの低減を図ることを目的とする。

本発明の照明装置は、発光素子を有する光源部と、外部からの電力を受けて前記光源部に点灯電力を供給する電源部と、絶縁物からなり、前記光源部および前記電源部が設けられる基板と、前記基板が配置される金属板を有し、前記基板を支持する器具本体とを備え、前記基板は、前記光源部が実装される面と反対側の一面に設けられて前記光源部と熱的に結合する導体からなる放熱体を備え、前記放熱体は、前記電源部の基準電位点に電気的に接続され、前記基板は、前記金属板と前記放熱体との間に浮遊容量が形成されるように前記器具本体に支持されることを特徴とする。

本発明は、コストを低減し、かつ製造工程を簡略化しつつノイズの低減を図ることができる。

図１Ａは、実施形態に係る照明装置の一部を示す概略断面図である。図１Ｂは、実施形態に係る照明装置の要部を示す概略断面図である。 実施形態に係る照明装置の概略を示す分解斜視図である。 実施形態に係る照明装置の概略平面図である。 図４Ａは、実施形態に係る照明装置における基板の第１面を示す概略平面図である。図４Ｂは、実施形態に係る照明装置における基板の第２面を示す概略平面図である。 実施形態に係る照明装置における電源部の概略ブロック図である。 図６Ａは、比較例に係る照明装置における電源部のグランドおよび器具本体のグランドを含む等価回路図である。図６Ｂは、実施形態に係る照明装置における電源部のグランドおよび器具本体のグランドを含む等価回路図である。

本発明の実施形態に係る照明装置１００は、図１〜図３に示すように、発光素子１１を有する光源部１と、電源部２と、基板３と、器具本体４とを備える。電源部２は、外部からの電力を受けて光源部１に点灯電力を供給する。基板３は、絶縁物からなり、光源部１および電源部２が設けられる。器具本体４は、基板３が配置される金属板４１を有し、基板３を支持する。

基板３は、光源部１が実装される面（第１面３Ａ）と反対側の一面（第２面３Ｂ）に設けられて光源部１と熱的に結合する導体からなる放熱体３２を備える。放熱体３２は、電源部２の基準電位点Ｇ１（図６Ａ参照）に電気的に接続される。そして、基板３は、金属板４１と放熱体３２との間に浮遊容量ＳＣ１が形成されるように器具本体４に支持される。

以下、本実施形態の照明装置１００について詳細に説明する。ただし、以下では、基板３の厚さ方向を上下方向とし、基板３から見て器具本体４側を上方、器具本体４から見て基板３側を下方として説明する。なお、この方向の規定は、本実施形態の照明装置１００の使用形態を限定する趣旨ではない。また、以下に説明する構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明は下記の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

本実施形態の照明装置１００では、図２に示すように、器具本体４は、造営材である天井２０１に取り付けられる。天井２０１には、器具本体４を支持し、かつ電源部２に商用電源などの交流電源ＡＣ１（図５参照）からの交流電力を供給する電源ソケットである取付部材２０２が設けられている。取付部材２０２は、たとえば引掛けシーリングや引掛けローゼットである。この取付部材２０２には、円柱状のアダプタ２０３が機械的かつ電気的に接続される。

器具本体４は、円盤状の金属板４１で構成されている。金属板４１の中央には、アダプタ２０３を通すための円形状の貫通孔４１Ａが設けられている。また、金属板４１における貫通孔４１Ａの周囲には、上向きに窪んだ円環状の凹所４１Ｂが設けられている。この凹所４１Ｂには、図１Ａに示すように、基板３が収納される。なお、図１Ａは、図３におけるＸ−Ｘ線断面図であり、その一部を省略している。

器具本体４は、基板３が凹所４１Ｂに収まった状態で、基板３の一部と接触する。より具体的には、器具本体４は、図１Ｂに示すように、放熱体３２および絶縁材３３を介して基板３の一部と接触する。なお、図１Ｂは、図１Ａにおける要部（破線で囲まれた領域）の拡大図である。

器具本体４の下面の中央には、扁平な円筒状に形成された固定部材４２がビスなどを用いて固定されている。固定部材４２の内径は、貫通孔４１Ａの径と略同じである。また、固定部材４２は、貫通孔４１Ａと略同心となるように器具本体４に固定されている。固定部材４２には、アダプタ２０３が取り付けられる。具体的には、アダプタ２０３がその側面に備える引掛け爪２０３Ａが、固定部材４２に引っ掛かることで、固定部材４２にアダプタ２０３が固定される。

以下、器具本体４を天井２０１に取り付ける方法について説明する。まず、取付部材２０２にアダプタ２０３を取り付ける。その状態で、貫通孔４１Ａおよび固定部材４２にアダプタ２０３を通すようにして器具本体４を下方から上方へと押し上げることで、アダプタ２０３の引掛け爪２０３Ａが固定部材４２の下端部に引っ掛かる。これにより、固定部材４２にアダプタ２０３が固定され、器具本体４が天井２０１に取り付けられる。

器具本体４の下面には、固定部材４２の周面を覆うようにして保護カバー５が取り付けられる。保護カバー５は、固定部材４２と同様に扁平な円筒状に形成されている。ただし、保護カバー５の内径は、固定部材４２の外径よりも大きい。また、保護カバー５は、貫通孔４１Ａおよび固定部材４２と略同心となるように器具本体４に取り付けられる。器具本体４に保護カバー５を取り付けることで、アダプタ２０３は、その下部のみが露出するように保護カバー５によって覆われる。このため、保護カバー５によりアダプタ２０３が保護される。

器具本体４の下面には、さらに３つのグローブ取付部材４３が設けられている。これらグローブ取付部材４３は、器具本体４の外周縁に沿って設けられており、後述するグローブ８が着脱自在に取り付けられる。

基板３は、たとえばビスなどを用いて器具本体４に固定されることで、器具本体４に取り付けられる（支持される）。基板３は、その四隅が円弧状に湾曲した略矩形板状に形成されている。基板３の中央には、図４Ａに示すように、基板３の厚さ方向（上下方向）に貫通する円形状の孔３１が設けられている。また、基板３の第１面（下面）３Ａは、第１領域Ａ１と、第２領域Ａ２とに区分けされる。

第１領域Ａ１は、孔３１の周囲にある円環状の領域である。第１領域Ａ１には、電源部２を構成する複数の電子部品２１が実装されている。電子部品２１は、たとえば抵抗やキャパシタ、インダクタ、スイッチング素子などである。その他、第１領域Ａ１には、受光部２２が実装されている。受光部２２は、本実施形態の照明装置１００の操作器であるリモコンからの赤外線信号を受光する。また、受光部２２は、基板３に取り付けられるケース２３（図２参照）の内側に配置されている。

第２領域Ａ２は、第１領域Ａ１の周囲にある円環状の領域である。言い換えれば、第１領域Ａ１は、基板３の第１面３Ａにおける内側の領域で、第２領域Ａ２は、基板３の第１面３Ａにおける外側の領域である。第２領域Ａ２には、光源部１を構成する複数の発光素子１１が実装されている。本実施形態の照明装置１００では、発光素子１１は発光ダイオードである。もちろん、発光素子１１を発光ダイオードに限定する趣旨ではなく、発光素子１１は、たとえば発光ダイオード以外のエレクトロルミネセンス素子やレーザダイオードであってもよい。

つまり、本実施形態の照明装置１００では、基板３は、その厚さ方向（上下方向）に貫通する孔３１を有している。また、電源部２は、孔３１の周囲に設けられ、光源部１は、孔３１の周囲であって電源部２よりも孔３１から離れた位置に設けられている。なお、当該構成を採用するか否かは任意である。

基板３の第２面（上面）３Ｂには、図４Ｂに示すように、放熱体３２が設けられている。放熱体３２は、たとえば銅箔などの金属製の導体からなり、基板３の第２面３Ｂにおいて基板３を挟んで光源部１（第２領域Ａ２）と対向するように環状に設けられている。このため、放熱体３２は、基板３を介して光源部１と熱的に結合しており、光源部１の点灯により発生する熱を外部へと放熱する。

また、放熱体３２は、電源部２の基準電位点Ｇ１（図６Ａ参照）と電気的に接続されている。ここで、基準電位点Ｇ１とは、電源部２を構成する回路のグランドである。そして、基板３の第１面３Ａに設けられている導体が基準電位点Ｇ１となっていれば、放熱体３２は、たとえばスルーホール接続により、この導体と電気的に接続されることで、基準電位点Ｇ１と電気的に接続される。

本実施形態の照明装置１００では、基板３には、絶縁材３３（図１Ｂ参照）がさらに設けられている。絶縁材３３は、たとえばフォトレジストなどの電気絶縁性を有する材料からなり、たとえばシルク印刷により放熱体３２の一面（ここでは上面）に塗布されることで設けられる。絶縁材３３は、放熱体３２の保護膜として機能する。

基板３には、第１領域Ａ１を覆う金属製の電源部カバー６と、第２領域Ａ２を覆う透光性を有する光源部カバー７とが設けられている。電源部カバー６は、上面が開口した円盤状に形成されており、電源部２を構成する電子部品２１に接触しないようにして、第１領域Ａ１を下側から覆う。電源部カバー６は、その下面（底面）の径寸法が上面の径寸法よりも小さくなっている。また、電源部カバー６の底面には、その厚さ方向に貫通する円形状の通孔６１が設けられている。この通孔６１を通して、アダプタ２０３の下部が外部に露出する。電源部カバー６は、たとえば電源部カバー６に設けられた突部を基板３に設けられた孔に差し込むことで、基板３に位置決めされる。そして、電源部カバー６は、たとえばビスなどを用いて基板３に固定されることで、基板３に取り付けられる。

光源部カバー７は、上面が開口した円盤状に形成されており、光源部１を構成する発光素子１１に接触しないようにして、第２領域Ａ２を下側から覆う。光源部カバー７の下面（底面）には、その厚さ方向に貫通する円形状の窓孔７１が設けられている。この窓孔７１を通して、電源部カバー６が外部に露出する。また、光源部カバー７の窓孔７１の内周縁には、受光部２２のケース２３を下側から覆う受光カバー７Ａが一体に設けられている。受光カバー７Ａは、受光部２２が赤外線信号を受光できるように透光性を有する材料で形成されている。光源部カバー７は、たとえば光源部カバー７に設けられた突部を基板３に設けられた孔に差し込むことで、基板３に位置決めされる。そして、光源部カバー７は、たとえばビスなどを用いて、電源部カバー６を下方から押さえる形で基板３に固定されることで、基板３に取り付けられる。本実施形態の照明装置１００では、電源部カバー６の取り付けに用いられるビスと、光源部カバー７の取り付けに用いられるビスとを共用している。

器具本体４には、前述のグローブ取付部材４３を用いてグローブ８が取り付けられる。グローブ８は、たとえば乳白色の透光性を有する材料により形成される。グローブ８は、器具本体４に取り付けられることで、基板３、電源部カバー６、および光源部カバー７を下側から覆う。

ここで、電源部２の回路構成について簡単に説明する。電源部２は、図５に示すように、整流回路２４と、昇圧チョッパ回路２５と、降圧チョッパ回路２６と、制御電源回路２７と、制御回路２８とを備えている。整流回路２４は、たとえばダイオードブリッジで構成され、交流電源ＡＣ１から供給される交流電力を整流して出力する。昇圧チョッパ回路２５は、いわゆるＰＦＣ（Power Factor Correction：力率改善）回路であり、整流回路２４の出力電圧を昇圧して出力する。降圧チョッパ回路２６は、昇圧チョッパ回路２５の出力電圧を降圧して光源部１に出力する。制御電源回路２７は、たとえば３端子レギュレータで構成され、整流回路２４の出力を受けて制御回路２８の動作に必要な電圧を生成する。

制御回路２８は、たとえばマイコン（マイクロコンピュータ）を主構成としており、メモリに記憶されているプログラムを実行することにより各種処理を実行する。プログラムは、電気通信回線を通して提供されてもよく、記憶媒体に記憶されて提供されてもよい。制御回路２８は、昇圧チョッパ回路２５の有するスイッチング素子、および降圧チョッパ回路２６の有するスイッチング素子の各々に駆動信号を与え、オン／オフを切り替えることで昇圧チョッパ回路２５および降圧チョッパ回路２６を制御する。

制御回路２８は、たとえばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を降圧チョッパ回路２６のスイッチング素子に与えることで、降圧チョッパ回路２６のＰＷＭ制御を行う。これにより、制御回路２８は、光源部１に流れる電流が一定電流となるように制御する。本実施形態の照明装置１００が調光機能を有する照明装置であれば、制御回路２８は、光源部１の調光制御を行ってもよい。なお、電源部２の回路構成は一例であり、光源部１を点灯可能な回路構成であれば他の回路構成であってもよい。

また、本実施形態の照明装置１００では、制御回路２８は、昇圧チョッパ回路２５および降圧チョッパ回路２６の両方を制御しているが、他の構成であってもよい。つまり、制御回路２８は、降圧チョッパ回路２６のみを制御する構成であってもよい。この構成では、昇圧チョッパ回路２５を制御する制御回路を、制御回路２８とは別に設ければよい。

ところで、昇圧チョッパ回路２５や降圧チョッパ回路２６のスイッチング素子の高周波数によるスイッチング制御に起因して、ノイズ（たとえばコモンモードノイズ）が生じ得る。このノイズは、たとえば制御回路２８などの電子機器に悪影響を与える可能性があるので、低減する必要がある。

ノイズを低減する手段としては、たとえば図６Ａに示すように、キャパシタを通してノイズを電源部２のグランド（基準電位点Ｇ１）から器具本体４のグランド（基準電位点Ｇ２）へと逃がす手段がある。図６Ａに示す例では、基準電位点Ｇ１と基準電位点Ｇ２との間に、２つのキャパシタＣ１，Ｃ２を直列に電気的に接続することで、これらのキャパシタＣ１，Ｃ２を通してノイズを器具本体４のグランドへと逃がしている。キャパシタＣ１，Ｃ２は、たとえば基板３の第１領域Ａ１に電子部品２１として実装される。

ここで、電源部２のグランドと器具本体４のグランドとを電気的に接続する方法としては、キャパシタＣ１，Ｃ２と器具本体４とを機械的に接続する方法が考えられる。たとえば、キャパシタＣ１，Ｃ２に電気的に接続された２本のジャンパ線を基板３上に配置し、これらジャンパ線をねじの頭部と器具本体４とで挟むようにして、ねじを器具本体４に締め付ける方法がある。

しかしながら、この方法では、ジャンパ線とねじとを必要とするために部品のコストが増大するという問題がある。また、この方法では、ねじを用いてジャンパ線を器具本体４に電気的に接続する製造工程を要するため、製造工程が複雑になるという問題がある。

その他、たとえば器具本体４の一部を切り起こし、切り起こした一片でジャンパ線を基板３との間で挟み込む方法がある。しかしながら、この方法では、やはりジャンパ線を必要とするために部品のコストが増大するという問題がある。また、この方法では、器具本体４の一部を切り起こし、切り起こした一片を用いてジャンパ線を器具本体４に電気的に接続する製造工程を要するため、やはり製造工程が複雑になるという問題がある。

そこで、本実施形態の照明装置１００では、放熱体３２は、電源部２の基準電位点Ｇ１に電気的に接続されている。つまり、放熱体３２は、光源部１の発する熱を放熱するとともに、電源部２のグランドを兼ねている。そして、図１Ａ，図１Ｂに示すように、基板３は、金属板４１（器具本体４）と放熱体３２との間に浮遊容量ＳＣ１が形成されるように器具本体４に支持されている。言い換えれば、基板３が金属板４１（器具本体４１）に接触しない程度に近づいた状態で器具本体４に支持されることで、放熱体３２と金属板４１との間に浮遊容量ＳＣ１が形成される。

したがって、図６Ｂに示すように、電源部２のグランド（基準電位点Ｇ１）と器具本体４のグランド（基準電位点Ｇ２）との間には、キャパシタＣ１，Ｃ２、および浮遊容量ＳＣ１の直列回路が電気的に接続されることになる。この浮遊容量ＳＣ１、およびキャパシタＣ１，Ｃ２を介して微小な高周波電流を金属板４１（器具本体４）に逃がしてやることで、電源部２のグランドを安定させ、ノイズを低減することができる。

また、本実施形態の照明装置１００では、放熱体３２が電源部２のグランドを兼ねるため、グランド用の導体を別に設ける必要がない。さらに、本実施形態の照明装置１００では、ジャンパ線やねじを用いずとも、基板３を器具本体４に取り付けるだけで、電源部２のグランドと器具本体４とを電気的に接続することが可能である。したがって、本実施形態の照明装置１００では、ジャンパ線やねじを用いる方法と比較して部品のコストを低減することができ、また、製造工程における工数の低減を図ることができる。つまり、本実施形態の照明装置１００は、コストを低減し、かつ製造工程を簡略化しつつノイズの低減を図ることができる。

また、本実施形態の照明装置１００では、既に述べたように、基板３は、金属板４１と放熱体３２との間に設けられる絶縁材３３をさらに備えている。この構成では、基板３が金属板４１に接触しないようにしつつ、放熱体３２と金属板４１との間の距離を短くすることができるので、ノイズを低減するために必要な浮遊容量ＳＣ１を形成し易い。

なお、絶縁材３３を設けるか否かは任意である。つまり、本実施形態の照明装置１００は、絶縁材３３を有していなくとも、基板３を器具本体４に取り付けたときに、基板３が金属板４１に接触せずに、放熱体３２と金属板４１との間に必要な浮遊容量ＳＣ１が形成される構造を備えていればよい。たとえば、本実施形態の照明装置１００は、上述の機構として、基板３の第２面（上面）３Ｂに設けられて上向きに突出する突部を備えていてもよい。この構成では、基板３を器具本体４に取り付けたときに、突部が金属板４１と接することで、突部の高さ分だけ放熱体３２と金属板４１との間の距離を空けることが可能である。

なお、本実施形態の照明装置１００では、器具本体４が金属板４１により構成されているが、他の構成であってもよい。つまり、器具本体４は、その一部として金属板４１を有する構成であってもよい。

１００ 照明装置
１ 光源部
１１ 発光素子
２ 電源部
３ 基板
３１ 孔
３２ 放熱体
３３ 絶縁材
４ 器具本体
４１ 金属板
Ｇ１ 基準電位点
ＳＣ１ 浮遊容量

Claims (3)

1. 発光素子を有する光源部と、
   外部からの電力を受けて前記光源部に点灯電力を供給する電源部と、
   絶縁物からなり、前記光源部および前記電源部が設けられる基板と、
   前記基板が配置される金属板を有し、前記基板を支持する器具本体とを備え、
   前記基板は、前記光源部が実装される面と反対側の一面に設けられて前記光源部と熱的に結合する導体からなる放熱体を備え、
   前記放熱体は、前記電源部の基準電位点に電気的に接続され、
   前記基板は、前記金属板と前記放熱体との間に浮遊容量が形成されるように前記器具本体に支持されることを特徴とする照明装置。
2. 前記基板は、前記金属板と前記放熱体との間に設けられる電気絶縁性を有する絶縁材をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記基板は、その厚さ方向に貫通する孔を有し、
   前記電源部は、前記孔の周囲に実装され、
   前記光源部は、前記孔の周囲であって前記電源部よりも前記孔から離れた位置に実装されることを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。

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