JP2008186636A - Ｌｅｄ照明ユニット及びそれを用いた照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化やコストアップを招くことなく放熱性を向上させたＬＥＤ照明ユニット及びそれを用いた照明器具を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ照明ユニットＢは、ＬＥＤチップ２が実装された基板１と、ＬＥＤチップ２から照射された光の配光を制御するレンズ部３を保持する保持部材４とを備えている。保持部材４は略円板状の底部４ａと、底部４ａの外縁から全周に渡って上方に延出する側部４ｂとが一体に形成されている。この底部４ａの略中央位置には略半球状のレンズ部３が一体に形成されており、レンズ部３の基板１側の部位には基板１側に突出する凸レンズ面３ａが設けられている。また、底部４ａには略三角形状の放熱孔４ｃが周方向に沿って等角度に４個貫設されており、側部４ｂには各放熱孔４ｃと対応する位置に矩形状の放熱孔４ｄがそれぞれ貫設されている。そして、保持部材４は底部４ａが下側になる向きで照明器具Ａの器具本体６に取着されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ照明ユニット及びそれを用いた照明器具に関するものである。

従来より、ＬＥＤ素子等の内部部品を保護するレンズやカバーを用いた照明器具があった。この照明器具は、ＬＥＤ素子等の内部部品がレンズやカバーで覆われており、ＬＥＤ素子で発生した熱は基板を介した器体側への熱伝導により放熱が行われていた。

この照明器具では、ＬＥＤ素子で発生する熱を器体側への熱伝導により放熱しており、ＬＥＤ照明の高出力化が進む近年においては、ＬＥＤ素子からの発熱量も増加しているため、放熱が不十分であった。

そこで、放熱性を向上させるために、複数のＬＥＤ素子が配設された金属塊に複数の通気孔を設けた集光照明装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この集光照明装置は、一端側が開口し外周面に複数の冷却フィンが設けられた筒状の器体を備えており、器体の開口側には複数のＬＥＤ素子が配設された金属塊が配置されている。この金属塊において隣接するＬＥＤ素子間には、複数の通気孔が設けられている。また、器体において金属塊と反対側には、ＬＥＤ素子で発生する熱を放熱するための冷却モーターファンが配置されており、冷却モーターファンを回すことにより通気孔を通して外部から空気を吸引しＬＥＤ素子が強制冷却される。
特開２００６−２２８６９４号公報（第３頁−第４頁、及び、第１図−第２図）

上述の特許文献１に示した集光照明装置では、冷却モーターファンによる強制冷却で放熱を行っているので、冷却モーターファンを用いることによりコストアップを招き、且つ装置が大型化するという問題があった。また、冷却フィンを設けた場合には、冷却フィンが天井裏や壁の裏側などに配置された場合、天井裏や壁の裏側が高温となる環境では放熱性が十分に得られない可能性があった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、大型化やコストアップを招くことなく放熱性を向上させたＬＥＤ照明ユニット及びそれを用いた照明器具を提供することにある。

請求項１の発明は、ＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子から照射された光の配光を制御する光学部材と、光学部材を保持する底部及び底部の外縁全体から上方に突出する側部を有し、底部が下側になる向きで配置される保持部材とを備え、保持部材において底部を貫通する第１の放熱孔を設けるとともに側部を貫通する第２の放熱孔を設けたことを特徴とする。

請求項２の発明は、ＬＥＤ素子が実装される基板と、熱伝導性を有し基板と熱的に結合された放熱部材とを備え、第１及び第２の放熱孔から放熱部材の一部を外部に露出させた状態で保持部材に放熱部材を取着したことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２の何れか１項に記載のＬＥＤ照明ユニットと、ＬＥＤ照明ユニットが取着される器具本体と、ＬＥＤ素子に電源を供給するための電源供給手段とを備えたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、保持部材において底部を貫通する第１の放熱孔及び側部を貫通する第２の放熱孔をそれぞれ設けることによって、底部に設けた第１の放熱孔と側部に設けた第２の放熱孔とで保持部材内部の熱を放熱するための放熱経路を形成することができるので、底部又は側部の何れか一方にのみ放熱孔を設けた場合に比べて、保持部材の内部に発生するＬＥＤ素子からの熱を効率よく外部に排出することができ、より明るく高寿命のＬＥＤ照明ユニットを提供することができるという効果がある。また、冷却モーターファンや冷却フィンを用いた場合に比べて、ＬＥＤ照明ユニットの小型化やコストダウンを図ることができ、また小型化することによって設置場所の自由度が大きくなるという効果がある。さらに、冷却フィンを用いて放熱する場合、冷却フィンが天井裏や壁の裏側などに配置されていると、天井裏や壁の裏側が高温となる環境では放熱性が十分に確保できない場合があるが、本発明に係るＬＥＤ照明ユニットでは照明空間に露出される底部に第１の放熱孔を設けているので、放熱性を向上させることができるという効果がある。

請求項２の発明によれば、熱伝導性を有する放熱部材が基板と熱的に結合され、第１及び第２の放熱孔から外部にその一部を露出させた状態で保持部材に取付けられており、放熱部材が第１及び第２の放熱孔を介して外気に接しているので、空気の対流やＬＥＤ照明ユニット内部の部品に熱伝導する場合に比べて、ＬＥＤ素子から基板に伝導する熱を放熱部材を介して効率よく外部に放出することができ、ＬＥＤ素子の温度をさらに下げることができるという効果がある。

請求項３の発明によれば、請求項１又は２の何れか１項に記載のＬＥＤ照明ユニットを用いることによって、大型化やコストアップを招くことなく、放熱性を向上させた照明器具を提供することができるという効果がある。

（第１の実施形態）
第１の実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。本発明に係るＬＥＤ照明ユニットＢは、照明器具Ａに取付けられて用いられる。

本発明に係るＬＥＤ照明ユニットＢは、図１に示すようにＬＥＤチップ（ＬＥＤ素子）２と、ＬＥＤチップ２が実装される基板１と、ＬＥＤチップ２から照射される光の配光を制御するレンズ部（光学部材）３を保持する保持部材４とを備えている。

まず、基板１について図１に基づいて説明する。基板１は、厚みが薄い板状であって、一端側（図１の下側）の面にＬＥＤチップ２（図１では１個）が実装されており、他端側（図１の上側）の面で絶縁シート５を介して金属製の器具本体６に取付けられている。尚、基板１単体で器具本体６との間の絶縁性が確保できる場合には、絶縁シート５を用いなくてもよい。

次に、保持部材４について図１及び図２に基づいて説明する。保持部材４は、例えば透光性を有する透明な合成樹脂の成形品であって、図２に示すように略円板状の底部４ａと、底部４ａの外縁から全周に渡って上方に延出する側部４ｂとが一体に形成されている。この底部４ａの略中央位置には、略半球状のレンズ部３が一体に形成されており、レンズ部３の基板１側の部位には基板１側に突出する凸レンズ面３ａが設けられている。また、底部４ａには略三角形状の放熱孔（第１の放熱孔）４ｃが周方向に沿って等角度に複数（図２では４個）貫設されており、側部４ｂには各放熱孔４ｃと対応する位置に矩形状の放熱孔（第２の放熱孔）４ｄ（図２では３個のみ図示）がそれぞれ貫設されている。尚、本実施形態ではレンズ部３を保持部材４と一体に設けているが、レンズ部３を保持部材４と別体に設けて保持部材４に保持させてもよい。

ここで、ＬＥＤ照明ユニットＢを組立てる手順について図１に基づいて説明する。まず、ＬＥＤチップ２が実装された基板１を絶縁シート５を介して器具本体６の下側面に取付ける。そして、保持部材４を底部４ａが下側になる向きで器具本体６に取付けると、ＬＥＤ照明ユニットＢの組立てが完了する。尚、この状態において、レンズ部３は凸レンズ面３ａがＬＥＤチップ２と対向するように配置されている。

次に、ＬＥＤ照明ユニットＢを用いた照明器具Ａについて図１に基づいて説明する。照明器具Ａは、金属製の器具本体６と、ＬＥＤ照明ユニットＢに点灯電力を供給する図示しない電源ユニット（電源供給手段）とを備えており、器具本体６の下側面には上述したＬＥＤ照明ユニットＢが取付けられている。この照明器具Ａでは、電源ユニットから電源が供給されると、ＬＥＤ照明ユニットＢが点灯する。尚、ＬＥＤチップ２で発生する熱を放熱するための放熱手段を器具本体６側に適宜設けてもよい。

このＬＥＤ照明ユニットＢでは、保持部材４において底部４ａを貫通する放熱孔４ｃ及び側部４ｂを貫通する放熱孔４ｄをそれぞれ設けることによって、放熱孔４ｃから内部に流入した空気が保持部材４の内部を通って放熱孔４ｄから外部に流出することになり、空気の対流によって保持部材４内部の熱を放熱することができる。このように、底部４ａに設けた放熱孔４ｃから保持部材４の内部を通って側部４ｂに設けた放熱孔４ｄに至る放熱経路Ｃ、すなわち放熱孔４ｃ、４ｄにより保持部材４内部の熱を放熱させるための放熱経路を形成することができるので、底部４ａ又は側部４ｂの何れか一方にのみ放熱孔を設けた場合に比べて、保持部材４内部に発生するＬＥＤチップ２からの熱を効率よく外部に排出することができ、ＬＥＤチップ２の温度上昇を低減して、より明るく高寿命のＬＥＤ照明ユニットＢを提供することができる。また、冷却モーターファンや冷却フィンを用いた場合に比べて、ＬＥＤ照明ユニットＢの小型化やコストダウンを図ることができ、また小型化することによって設置場所の自由度が大きくなる。さらに、冷却フィンを用いて放熱する場合、冷却フィンが天井裏や壁の裏側などに配置されていると、天井裏や壁の裏側が高温となる環境では放熱性を十分に確保できない場合があるが、このＬＥＤ照明ユニットＢでは照明空間に露出される底部４ａに放熱孔４ｃを設けているので、保持部材４内の空気に比べて冷たい室内側の空気を放熱孔４ｃから流入させることで放熱性を向上させることができる。また、本実施形態において器具本体６側に冷却フィンを設けた場合でも、放熱孔４ｃを設けて放熱性を高めることで冷却フィンが小型のものでよく、器具全体を小型にできる。

また、このＬＥＤ照明ユニットＢを用いることによって、大型化やコストアップを招くことなく放熱性を向上させた照明器具Ａを提供することができる。

尚、本実施形態では、放熱孔４ｃ、４ｄをそれぞれ４個ずつ設けた場合を例に説明したが、放熱孔４ｃ、４ｄの数は本実施形態に限定されるものではなく、使用するＬＥＤチップ２の性能や数量等に応じて適宜設計すればよい。また、放熱孔４ｃ、４ｄの形状や位置についても本実施形態に限定されるものではなく、適宜設計すればよい。

（第２の実施形態）
第２の実施形態を図３に基づいて説明する。本実施形態のＬＥＤ照明ユニットＢは、ＬＥＤチップ２と、基板１と、レンズ部３を保持する保持部材４と、ＬＥＤチップ２で発生する熱を放熱させるための放熱部材７とを備えており、放熱部材７以外の構成は第１の実施形態と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して説明は省略する。

放熱部材７は、熱伝導性を有する金属材料で形成されており、略Ｌ字状の主片７ａ及び主片７ａの途中位置から側方に延出する副片７ｂを有している。この放熱部材７は、主片７ａの先端部を放熱孔４ｃに挿通させた状態から保持部材４を下方に撓めることによって副片７ｂの先端部が放熱孔４ｄに挿通されて保持部材４に取付けられる。この状態において、主片７ａ及び副片７ｂの各先端部はそれぞれ放熱孔４ｃ、４ｄを通して外気と接している。また、放熱部材７は、主片７ａの先端部と反対側の部位で絶縁シート８を介して基板１と熱的に結合されている。そして、ＬＥＤチップ２で発生した熱は、基板１を介して放熱部材７に伝導され、さらに伝導された熱は放熱部材７を通って主片７ａ及び副片７ｂの各先端部から外部に放出される。

このＬＥＤ照明ユニットＢでは、熱伝導性を有する放熱部材７が基板１と熱的に結合され、主片７ａ及び副片７ｂの先端部がそれぞれ放熱孔４ｃ、４ｄを通して外気と接しているので、空気の対流やＬＥＤ照明ユニットＢ内部の部品に熱伝導する場合に比べて、ＬＥＤチップ２から基板１に伝導した熱を放熱部材７を介して効率よく外部に放出することができ、ＬＥＤチップ２の温度をさらに下げることができる。

尚、本実施形態では、放熱部材７を金属材料で形成した場合を例に説明したが、放熱部材７は金属材料に限定されるものではなく、高熱伝導性を有するものであればよい。また、放熱部材７の形状についても本実施形態に限定されるものではなく、放熱孔４ｃ、４ｄの位置や大きさ等に応じて適宜設計すればよい。

第１の実施形態の照明器具を示す一部破断せる断面図である。 同上の照明器具に用いられるＬＥＤ照明ユニットの斜視図である。 第２の実施形態の照明器具を示す一部破断せる断面図である。

符号の説明

１ 基板
２ ＬＥＤチップ（ＬＥＤ素子）
３ レンズ部
４ 保持部材
４ａ 底部
４ｂ 側部
４ｃ 放熱孔（第１の放熱孔）
４ｄ 放熱孔（第２の放熱孔）
７ 放熱部材
Ａ 照明器具
Ｂ ＬＥＤ照明ユニット

Claims (3)

1. ＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子から照射された光の配光を制御する光学部材と、光学部材を保持する底部及び底部の外縁全体から上方に突出する側部を有し、底部が下側になる向きで配置される保持部材とを備え、保持部材において前記底部を貫通する第１の放熱孔を設けるとともに前記側部を貫通する第２の放熱孔を設けたことを特徴とするＬＥＤ照明ユニット。
2. 前記ＬＥＤ素子が実装される基板と、熱伝導性を有し基板と熱的に結合された放熱部材とを備え、前記第１及び第２の放熱孔から放熱部材の一部を外部に露出させた状態で前記保持部材に当該放熱部材を取着したことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明ユニット。
3. 請求項１又は２の何れか１項に記載のＬＥＤ照明ユニットと、ＬＥＤ照明ユニットが取着される器具本体と、前記ＬＥＤ素子に電源を供給するための電源供給手段とを備えたことを特徴とする照明器具。

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