JP2009049405A - 発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造に関するものであり、本発明は、内部に設置部５ａを備えた放熱ケース５と上記設置部５ａの内部に形成される印刷回路基板１と、上記印刷回路基板１の下部に形成される少なくとも１以上の発光ダイオード４と、上記発光ダイオード４から発生する熱を上記放熱ケースの上部に伝達して発散させる熱伝達ユニット２、３、５０１と、上記放熱ケース５の底面に形成される反射板６と、を含んでなることを特徴とする。
【解決手段】本発明によると、発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造を効率的に改善して街灯の点灯により発生する高熱を迅速に冷却させることによって、街灯の故障を防止し、耐久性を大きく向上させることができ、しかも発光部の構造改善により輝度の損失を抑制することによって、エネルギー効率性を向上させることができるという効果がある。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造に関するものであり、より詳しくは、空気による冷却効率性を大きく向上させることにより、発光ダイオードを用いた街灯の寿命延長及びエネルギー効率性の向上を同時に達成できるようにした発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造に関するものである。
一般に街灯の電球としては、ナトリウム電球や水銀電球が多用されているが、ナトリウム電球や水銀電球はそれぞれ長短所があり適切な用途に使用されているが、光が四方に散らばってしまう傾向が大きく、実際に光が必要な地面付近で輝度が低く、それに比べ電力消耗量は相対的に多いためエネルギー効率性が落ちるという問題点があった。
これにより、近年、発光ダイオード(Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ: ＬＥＤ)を用いた街灯が開発されてきたが、発光ダイオードを用いた街灯は既存のナトリウム電球や水銀電球を用いた街灯に比べて電力消耗量は顕著に低く、且つ明るさは既存の街灯と同等、或いはそれ以上の性能を有しているのみでなく、寿命は既存のナトリウム電球や水銀電球を用いた街灯と比べてみると何倍以上延びるため、管理費用も大きく低減できることによって、使用の増加及び既存の街灯との交替も大きく増加している実情にある。
このように、近年、街灯に使用されている発光ダイオードは、高輝度と既存の電球と比べて低消費電力及び長寿命を長所として、街灯のみでなく、室内用照明、飾り用照明、車両用照明など様々な分野においてその使用が大きく増加している実情にある。
ところが、このような発光ダイオードを用いた街灯は、１つの発光ダイオードのみでは街灯が要求する高輝度を実質的に充足させることができないため、高輝度のために主に数個から多くは数十個の発光ダイオードを互いに連結してモジュールを構成する。このように構成されたモジュールを直列又は並列に連結して１つのランプを構成することによって照明として要求する高輝度を充足させることができる。
しかしながら、このように多数個の発光ダイオードで構成されたモジュールを連結した発光ダイオード照明を長時間に亘って点灯していると、耐熱性の低い発光ダイオードが熱によって損傷し、照明の故障が発生してしまうため、発光ダイオードを用いた照明の場合には必ず発光ダイオードの熱を放散させ、ランプの過熱による故障を防止するための冷却構造を備えなければならないため、発光ダイオードを用いた街灯を製造する製造業者らは固有技術を利用して発光ダイオードの熱放散を具現している。
従来の発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造は、主に放熱性に優れたアルミニウム材からなるパーテーションボードに発光ダイオードを設け、発光ダイオードの点灯時に発生する熱をアルミニウム材からなるパーテーションボードを用いて冷却させる冷却構造になっている。
しかしながら、このような従来の冷却構造は、単純にアルミニウム材からなるパーテーションボードに発光ダイオードを直接付着した構成になっているため、熱伝導速度が非常に遅いのみでなく、発光ダイオードから熱が伝導されたアルミニウム材からなるパーテーションボードにも別途の冷却手段が備えられていないことから、冷却が迅速に行われなく、冷却効率が大きく落ちるという問題点があった。
本発明は上述の問題点を解決するために案出されたものであって、本発明はそのために、内部に設置部５ａを備えた放熱ケース５と、上記設置部５ａ内部に形成される印刷回路基板１と、上記印刷回路基板１の下部に形成される少なくとも１以上の発光ダイオード４と、上記発光ダイオード４から発生する熱を上記放熱ケースの上部に伝達し発散させる熱伝達ユニット２、３、５０１と、上記放熱ケース５の底面に形成される反射板６と、を含んでなることを特徴とする発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造を提供することによって、発光ダイオードの熱伝達構造を改善して放熱構造の効率性を高めることができる。
又、本発明は、上記放熱ケース５は上部面に多数の冷却ピン５０２が形成されることを特徴とする発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造を提供することによって冷却効率を向上させることができる。
又、本発明は、上記熱伝達ユニットは上記発光ダイオード４が結合される部位の印刷回路基板１に形成される通孔部１０１と上記通孔部１０１の内部に充填される熱伝達部材２を含んでなることを特徴とすることが好ましい。
又、本発明は、上記熱伝達ユニットは上記通孔部１０１の上部面に密着形成される多数の熱伝達板３をさらに含んでなることが好ましい。
又、本発明は、上記熱伝達ユニットの形成において上記熱伝達板３と上記放熱ケース５の上部面を連結する多数の熱伝達部５０１をさらに含んでなることを特徴とする。
又、本発明は、上記熱伝達部５０１はアルミニウム材質からなる柱状であることを特徴とする発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造を提供することにより、効率的な熱伝達と全体的な放熱ケースを支持する効果を奏することができる。
又、本発明は、上記熱伝達部材２は鉛(Ｐｂ)に形成することも可能である。
又、本発明は、上記反射板６は上記それぞれの発光ダイオード４と密着形成され、上記発光ダイオード４から出射する光を反射させる反射部６０１を備えることを特徴とする発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造を提供することにより、輝度の損失を最小化して優れたエネルギー効率性を確保できるようにする。
又、本発明は、上記反射部６０１は上記発光ダイオード４と密着する部分から下部に行くほど角度が広くなるラッパ状の構造に形成され、光の損失を最小化して効率的に輝度を維持できるようにする。
又、本発明は、上記反射板６はその外表面をアルミニウムで蒸着してメッキしたことを特徴とする発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造を提供する。これにより、発光ダイオードで発生した光が効率的に照射されるようにし、且つ輝度の損失を最小化して発光ダイオード自体の輝度を最大限に維持できるようにして、優れたエネルギー効率性を維持できるようにする。
又、本発明は、上記反射板６は、それぞれの反射板に形成される反射部６０１と反射部６０１の間に放熱ピン６０２を形成することを特徴とする発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造を提供できるようにする。これにより、発光ダイオードに対する冷却性能をより向上させることができる。
又、本発明は、上記放熱ケース５の上部に補助放熱板７を密着形成させることを特徴とする発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造を提供することにより冷却の効率性を高めることができる。
又、本発明は、上記補助放熱板７の上部面に多数の放熱ピン７０１が形成されることを特徴とする発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造を提供することにより冷却の効率性を高める。
又、本発明は、上記補助放熱板７は上記放熱ケース５と螺合して固定されることを特徴とする発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造を提供する。これにより、容易な分解・結合が可能になることで、長時間の外部露出によって汚物がたまり冷却効率が低下する場合に、上記補助放熱板のみを分離・洗浄した後、容易に結合できるようにし、維持補修の効率性を増進させ、冷却効率性の低下を防止することができる。
又、本発明は、上記放熱ケース５の下端部に透明の保護カバー８をさらに含んでなることを特徴とする発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造を提供する。これにより、発光ダイオードの表面が虫などの異質物で汚れることを防止することができる。
又、本発明は、上記反射板６の垂直方向の長さは上記発光ダイオード４の垂直方向の長さよりさらに長く形成されることを特徴とする発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造を提供する。これにより、外部で歩行者や特に運転中の運転者が、発光ダイオードの光によって目が眩み歩行や運転が妨害されることがないという長所を具現することができる。
本発明は、発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造を効率的に改善して街灯の点灯により発生する高熱を迅速に冷却させることによって、街灯の故障を防止し、耐久性を大きく向上させることができ、しかも発光部の構造改善によって輝度の損失を抑制することから、エネルギー効率性を向上させることができる効果がある。
本発明は、発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造を効率的に改善し、街灯の発光ダイオードの点灯により発生する高熱を迅速に冷却させることによって、街灯の故障を防止し、耐久性を大きく向上させ、輝度の損失を最小化してエネルギー効率性を増進できる冷却構造を提供することをその要旨とする。
以下、本発明の第１の実施例の構成及び作用を具体的に説明する。
添付の図１は本発明の主要構成を示す正断面図であり、図２は図１の'Ａ'部分の拡大断面図である。
図示したように、本発明の構成は、内部に設置部５ａを形成し、上面には冷却ピン５０２を形成したアルミニウム材からなる放熱ケース５の設置部５ａの内部に印刷回路基板１を設け、その印刷回路基板１の下部に一定間隔で多数の発光ダイオード４を設置するものの、発光ダイオード４の作動過程で発生した熱を放熱ケース５に伝達することによって、放熱ケース５により迅速な冷却が行われるようにしたものである。
特に、上記発光ダイオード４から発生する熱を外部に発散させるために、本発明では熱伝達ユニットを備え、上記熱伝達ユニットは印刷回路基板に形成される通孔部１０１とその内部に充填される熱伝達部材２、熱伝達板３、熱伝達部５０１を含んでなる。この構成について具体的に説明する。
即ち、本発明において発光ダイオード４が設けられる印刷回路基板１の全面には一定の間隔で発光ダイオード４を設ける。
この際、発光ダイオード４が設けられる位置には通孔部１０１を形成し、その内部に鉛のように熱伝導性に優れた熱伝達部材２を充填し、通孔部１０１の上面には上記熱伝達部材２と密着しつつ、熱伝達部材２と同様に熱伝導性に優れた熱伝達板３を設けることによって、発光ダイオード４の点灯により発生した熱は、発光ダイオード４が設けられる位置に形成された通孔部１０１を満たしている熱伝達部材２に伝達された後、その熱伝達部材２と密着するように印刷回路基板１の上部に設けられた熱伝達板３に迅速に伝達される。特に、上記熱伝達部材２は熱伝導度の良い金属又は非金属で充填することが好ましい。一例としては銅(Ｃｕ)、錫(Ｓｎ)、アルミニウム(Ａｌ)、鉛(Ｐｂ)などが活用可能である。
一方、印刷回路基板１が設けられた放熱ケース５は、内部に棒状の熱伝達部５０１が一体に突出するように形成されているため、上記のように放熱ケース５の設置部５ａの内部に印刷回路基板１を設けると、熱伝達部５０１の底面が印刷回路基板１の上面に設けられた熱伝達板３の上面に密着する。
したがって、発光ダイオード４の点灯により発生した熱が熱伝達板３まで伝達された状態で、上記のように熱伝達板３の上面に熱伝達部５０１が密着しているため、熱伝達板３の熱が熱伝達部５０１を通じて放熱ケース５の上部に伝達される。
このように発光ダイオード４の点灯過程で発生した熱は、熱伝達部材２、熱伝達板３、熱伝達部５０１を経て放熱ケース５の上部に伝達されるが、放熱ケース５は上面に多数の冷却ピン５０２を形成して、その冷却ピン５０２を外部に露出させることによって、放熱ケース５の迅速な冷却が行われるため、放熱ケース５の過熱及び発光ダイオード４の過熱を防止することになる。
さらに、発光ダイオード４の点灯により発生した熱が熱伝達部材２と熱伝達板３に伝達される間にも、印刷回路基板１は上記熱伝達部材２や熱伝達板３に比べて熱伝導性が大きく落ちるため、印刷回路基板１の過熱のみでなく発光ダイオード４自体の過熱も防止できるため、過熱による発光ダイオード４の故障や発光ダイオード４の点灯に必要な回路部の故障を防止することができることになる。
又、放熱ケース５の底面には反射板６が形成される。
具体的には、上記発光ダイオード４が嵌め込まれ、発光ダイオード４の光を反射する反射部６０１を形成した反射板６を発光ダイオード４と密着するように設ける。
又、上記反射部６０１と反射部６０１の間には放熱ピン６０２を形成することによって、発光ダイオード４の点灯過程で発生した熱が反射板６に伝達された後、反射板６に形成された放熱ピン６０２により冷却されるようにして、発光ダイオード４に対する冷却性能をより向上させる。
さらに、反射板６の反射部６０１はラッパ状に形成し、反射板６の外表面にはアルミニウムで蒸着してメッキを行って反射率を向上させることによって、発光ダイオード４が点灯しつつ発生した光が反射部６０１を通じて効果的に照射されるようにすることで、輝度の損失を最小化して発光ダイオード４自体の輝度を最大限に維持できるため、優れたエネルギー効率性を維持できることになる。特に、上記反射板６を形成する場合、上記反射板６の垂直方向の長さ(Ｔ１)は上記発光ダイオードの垂直方向の長さ(Ｔ２)より長く形成することが好ましい。即ち、上記反射板がラッパ状の構造からなる場合、上記発光ダイオード全体を取り囲むことになり、これにより、不要な光が外部に漏洩しないようにする。これは本発明に係る街灯が高速道路や一般道路の周辺に設けられる場合、夜間走行をする運転者が目が眩んで運転に障害を与えることがなく、安全に視野が確保された状態で運転できるようにするという長所を具現することができる。
以下、図３を参照して本発明の第２の実施例を説明する。
添付の図３は本発明の他の実施例を示すものであり、図示したように放熱ケース５の上部は補助放熱板７と螺合できるようになるが、このように放熱ケース５の上部は補助放熱板７と螺合すると、補助放熱板７が放熱ケース５の上面に完全に密着しつつ、放熱ケース５の冷却効率性を高めることができる。
即ち、補助放熱板７の上面にも放熱ケース５のように多数の冷却ピン７０１を形成すると共に補助放熱板７の素材も熱伝導性に優れたアルミニウム材で作製すると、放熱ケース５から伝達される熱を迅速に冷却できるため放熱ケース５の冷却効率性を高めることができるのみでなく、長期間の外部露出により、上面に各種ホコリや汚染物などがたまって冷却効率性が低下する場合には、補助放熱板７のみを分離・洗浄した後再結合することにより冷却効率性の低下を防止することができる。特に、このような分離可能な構造によって維持補修の効率性を高めることができるという長所もある。
さらに、放熱ケース５の下端部には、透明体からなる保護カバー８を固定クリップ９を用いて設け、或いは付着などの方法で設けるが、このように保護カバー８を設けると発光ダイオード４の表面が虫などの異質物で汚れることを防止することによって、異質物などによる輝度の減少を防止できることになる。上記保護カバー８を固定クリップ９を介して固定する場合、分離及び維持補修が容易であるという長所がさらにある。
本発明によると、街灯の冷却構造を効率的に改善して街灯の点灯により発生する高熱を迅速に冷却させることによって、街灯の故障を防止し、耐久性を大きく向上させることができ、しかも発光部の構造改善により輝度の損失を抑制することによって、エネルギー効率性を向上させることができる高品質の街灯の構造を実現することができる。このような街灯は一般的に設置場所に拘らず公園、住宅街、高速道路などの場所に凡用的に設置可能である。
特に、高速走行が行われる高速道路や一般道路などに設ける場合、発光ダイオードの外部を取り囲む反射板により輝度を向上させ、光を外部に漏洩しないようにして運転者の眩しさを防止することによって、運転者が安全運行できるようにする。
本発明の主要構成を示す正断面図である。 図１の'Ａ'部分を示す拡大断面図である。 本発明の他の実施例に係る正断面図である。
符号の説明
１ 印刷回路基板
１０１ 通孔部
２ 熱伝達部材
３ 熱伝達板
４ 発光ダイオード
５ 放熱ケース
５ａ 設置部
５０１ 熱伝達部
５０２ 冷却ピン
６ 反射板
６０１ 反射部
６０２ 放熱ピン
７ 補助放熱板
８ 保護カバー

Claims (16)

  1. 内部に設置部５ａを備えた放熱ケース５と、
    上記設置部５ａの内部に形成される印刷回路基板１と、
    上記印刷回路基板１の下部に形成される少なくとも１以上の発光ダイオード４と、
    上記発光ダイオード４から発生する熱を上記放熱ケースの上部に伝達して発散させる熱伝達ユニット２、３、５０１と、
    上記放熱ケース５の底面に形成される反射板６と、
    を含んでなることを特徴とする発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造。
  2. 上記放熱ケース５は、上部面に多数の冷却ピン５０２が形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造。
  3. 上記熱伝達ユニットは、上記発光ダイオード４が結合される部位の印刷回路基板１に形成される通孔部１０１と上記通孔部１０１の内部に充填される熱伝達部材２を含んでなることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造。
  4. 上記熱伝達ユニットは、上記通孔部１０１の上部面に密着形成される多数の熱伝達板３をさらに含んでなることを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造。
  5. 上記熱伝達ユニットは、上記熱伝達板３と上記放熱ケース５の上部面を連結する多数の熱伝達部５０１をさらに含んでなることを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造。
  6. 上記熱伝達部５０１はアルミニウム材質からなる柱状であることを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造。
  7. 上記熱伝達部材２は鉛(Ｐｂ)であることを特徴とする請求項６に記載の発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造。
  8. 上記反射板６は、上記それぞれの発光ダイオード４と密着形成され、上記発光ダイオード４から出射する光を反射させる反射部６０１を備えることを特徴とする請求項１又は５に記載の発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造。
  9. 上記反射部６０１は、上記発光ダイオード４と密着する部分から下部に行くほど角度が広くなるラッパ状の構造で形成されることを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造。
  10. 上記反射板６はその外表面をアルミニウムで蒸着してメッキしたことを特徴とする請求項９に記載の発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造。
  11. 上記反射板６は、それぞれの反射板に形成される反射部６０１と反射部６０１の間に冷却ピン６０２を形成することを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造。
  12. 上記放熱ケース５の上部に補助放熱板７を密着形成させることを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造。
  13. 上記補助放熱板７の上部面に多数の冷却ピン７０１が形成されることを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造。
  14. 上記補助放熱板７は上記放熱ケース５と螺合して固定されることを特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造。
  15. 上記放熱ケース５の下端部に透明の保護カバー８をさらに含んでなることを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造。
  16. 上記反射板６の垂直方向の長さ(Ｔ１)は上記発光ダイオード４の垂直方向の長さ(Ｔ２)より長く形成されることを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオードを用いた街灯の冷却構造。
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