JP2009199980A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ発光方向にある全面ガラスの内側の曇りの発生を防止し、照明効率の低下を抑制することができるＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】本発明のＬＥＤ照明装置は、基板と、該基板の一方の面に複数配置されたＬＥＤと、ＬＥＤの放射光が透過する面に設けられた光透過板と、基板の他方の面に風を送る送風機とを有し、光透過板に送風機の空気を導くため、基板が、他方の面から一方の面に対して空気を通過させる孔を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数個のＬＥＤ（発光ダイオード）を、基板に２次元的に配置したＬＥＤ照明装置に関する。

近年、複数個のＬＥＤを基板に２次元的に配置して照明装置あるいは表示装置として用いている。
上記各装置において、表示を明るくするため、ＬＥＤの駆動電流を増加させると、ＬＥＤ素子部の温度が上昇し、発光効率及びＬＥＤの寿命を低下させることになる。
そのため、ＬＥＤが配置されている基板の裏面側からＬＥＤのリードフレームを長く突出させ、ＬＥＤ素子部と接続されたリードフレームをファンにより空冷することにより、ＬＥＤ素子部の熱をこのリードフレームを介して放射して、ＬＥＤ素子部を冷却することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３８８６１２６号

上述した特許文献１に示すＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤの放熱で照明装置内部全体が照明装置外部より暖かくなり、すなわち照明装置内部の温度に比較して外部温度が低くなる。
このため、特許文献１に示すＬＥＤ照明装置にあっては、ガラスとＬＥＤが配置された基板間の空間に空気の流れが生じにくい構造のため、この空間に熱が籠もってしまい、照明装置のＬＥＤ発光方向にある前面ガラス（ＬＥＤの保護及び照射光の拡散）の内面側に水滴が付着してガラスが曇り、ＬＥＤの照明効率を低下させるという問題がある。

このため、従来は、図４に示すように、ファン１００による基板２００に配置されたＬＥＤ３００のリードフレームを冷却し、ガラス内面に水滴が付着しないように、ガラスに電熱線が内蔵されたデフロスタガラス４００を利用してガラス自体を暖めるか、あるいはＬＥＤの空冷ファンとは別に、ガラスに風を供給するための専用ファンを設けている。デフロスタガラス４００は、筐体８００の開口部８５０に対し、パッキン６００を介して、ビス９００によりガラス固定金具４５０を用いて固定されている。
また、デフロスタガラス４００を用いる場合、ガラスの温度を一定に保つため、サーミスタなどの温度センサ５００を設け、温度制御を行う必要がある。

しかしながら、上述した、ガラスの曇り止め対策には、デフロスタガラスや余分なファンを設けることにより、サーミスタを用いた温度制御の制御回路が必要となったり、ＬＥＤ照明装置の製造価格が増加したり、照明装置が大型化したり、消費電力が増加するなどの問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ＬＥＤ発光方向にある全面ガラスの内側の曇りの発生を防止し、照明効率の低下を抑制することができるＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。

本発明のＬＥＤ照明装置は、基板と、該基板の一方の面に複数配置されたＬＥＤと、前記ＬＥＤの放射光の放射方向前部に設けられた光透過板と、前記基板の他方の面に風を送る送風機とを有し、前記光透過板に前記送風機の空気を導くため、前記基板が、前記他方の面から一方の面に対して空気を通過させる孔を有していることを特徴とする。

本発明のＬＥＤ照明装置は、前記送風機が前記基板の他方の面対して直交する向きに風を送風することを特徴とする。

本発明のＬＥＤ照明装置は、前記基板が内蔵される筐体において、前記光透過板が前記ＬＥＤの放射光を透過させる前記筐体の開口部に設けられていることを特徴とする。

本発明のＬＥＤ照明装置は、前記孔が前記ＬＥＤ間に配置されていることを特徴とする。

本発明のＬＥＤ照明装置は、前記ＬＥＤが隣接する他のＬＥＤと接触して配置されていることを特徴とする。

本発明のＬＥＤ照明装置は、前記ＬＥＤが、前記基板の他方の面に、自身のリードフレームが突出するように一方の面に配置されていることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、ＬＥＤの基板に、この基板を貫通する孔が設けられているため、ＬＥＤのリードフレームを冷却した、リードフレームを放熱した熱を有する風を、上記孔を介して光透過板（ガラスあるいはアクリル樹脂などの光を透過する透明な材質の板）にあてることにより、光透過板の面に風邪の流れを生じ光透過板に曇りを生じさせないという効果がある。

また、本発明によれば、基板の裏面側にあるＬＥＤを放熱するファンの風を、基板に明けた孔を介して基板前面側に供給することで、曇りを生じさせないために光透過板にあてる風として流用することができ、ＬＥＤ（例えば、砲弾型ＬＥＤ等）の樹脂からの放熱も生じ、従来例に比較してＬＥＤ素子部の冷却を促進して、ＬＥＤの発光効率を向上させることができる。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態によるＬＥＤ照明装置を図面を参照して説明する。図１は同実施形態によるＬＥＤ照明装置の構成例を示すブロック図である。図１（ａ）はＬＥＤ照明装置の正面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）における線Ａ−Ａにおける線示断面図である。この図１の第１の実施形態によるＬＥＤ照明装置は、屋外で用いられることを想定した構成となっており、外部からの埃及び水分の流入を防止するため、筐体１が後述するように、ほぼ密閉された状態となっている。

この図において、筐体１の開口部２にガラス３（ガラス板）が設けられており、このガラス３と対向する位置にＬＥＤ４が配置された基板５が配設されている。すなわち。ガラス３は、ＬＥＤ４の放射光の放射方向前部に設けられている。このＬＥＤ４は、リードフレーム４Ｌが基板５の貫通孔である孔１２を貫通して、基板５の他方の面（ガラス３と対向する面、すなわちＬＥＤ４が配置された一方の面の裏面）においてハンダ付けされて固定されている（図２）。ガラス３はゴミや水分が筐体１内の基板５の位置に進入しないように、防塵及び防水のためのパッキン６（ゴム、プラスチックあるいは銅など）を介して、上記開口部２に対し、ビス１１を用いてガラス押さえ板金７により筐体１に対して固定されている。ここで、アクリル板３０としているが、アクリル樹脂などの光を透過する材質であれば、ガラス３に代えて防塵及び防水用の光透過板として用いても良い。

基板５のＬＥＤ４が配置された一方の面と、ガラス３の筐体１内部側の面とが対向するように、基板５が筐体１内に配設され、この基板５のＬＥＤ４が配置された一方の面に対して裏面の他方の面と、送風口８ａとが対向するようにファン８（送風機）が設けられている。また、必要に応じてガラス３とＬＥＤ４が配置された基板５の一方の面との間に、基板５の他方にファン８から吹き付けられた風（図１に示す太い白抜き矢印）が周り込まないように、基板５の外周部にガイドフィン９を設けることにより、後述する基板５における空気孔１３（基板５の貫通孔）から抜けた風が循環し易くすることができる。したがって、基板５の他方の面に沿った後方への空気の流れが十分に確保できる場合、このガイドフィン９を設ける必要はない。

図１（ｂ）から判るように、基板５の他方の面を沿って移動する風が、筐体１の側壁１ｓに沿って、基板５の一方の面とガラス３との対向する領域に吹き込まず、ガラス３が配設されている開口部２（前方）と対向する筐体１の後方の壁１ｂ方向に、側壁１ｓに沿って風が流れてファン８の空気取込口８ｂへ送られて、送風口８ａから送風される風が筐体１内にて循環するように、上記ガイドフィン９は、基板５の他方の面に対し、ファン８方向に角度θを有して設けられている。ここで、側壁１ｂは、筐体１において送風機８の送風方向に対して平行に設けられている、すなわち開口部２が設けられている前面の壁と、上記後方の壁１ｂとに垂直に設けられた壁である。上述した循環している空気の熱は、筐体１の側壁１ｓ及び後方の壁１ｂを介して筐体１の外部に放出される。
また、駆動基板類１０は、ＬＥＤ４の点灯制御及びファン８の送風駆動などを行う制御回路である。

次に、図２は、図１における基板５の一方の面に配置されたＬＥＤ４と空気孔１３との配置構成を詳細に示す上面図（基板５の一方の面に垂直な上方から見た図）である。図２において、ＬＥＤ４は孔１２が分かり易いように、透過させて記載している。図から判るように、ＬＥＤ４のリードフレーム４Ｌ（ＬＥＤの外部端子）を貫通させる孔１２とは別に、ＬＥＤ４の配設されている領域間、すなわちＬＥＤ４が配置されていない領域に、基板５を貫通する空気孔１３が設けられている。
上記リードフレーム４Ｌは、例えば、図２に示すように、基板５の一方の面において隣接する全てのＬＥＤ４が平面視にて接触して配置されている際、平面視においてＬＥＤが配置されている箇所と重ならないように、すなわち隣接して設けられているＬＥＤ４の配置されていない領域である、ＬＥＤ４間の隙間と重なる位置に上記空気孔１３を設ける。

これにより、リードフレーム４Ｌが突出している基板５の他方の面側から、ＬＥＤ４が配置されている一方の面側に、ＬＥＤ４に遮蔽されずに空気孔１３を介し、ファン８から送風された風が、基板５の一方の面と対向するガラス３の面に供給され、ガラス３の筐体１の内側の面への水滴の付着を効果的に防止することができる。また、ガラス３の面に供給される風は、リードフレーム４Ｌの熱が放熱されたもので熱エネルギを有しており、この熱エネルギにより、さらに効果的に水滴の付着を防止することができる。
また、送風口８ａから送風される風の方向が基板５の他方の面に対して直角であり、かつ空気孔１３から吹き出される風がガラス３の基板５と対向する面に対して直角となるように、ガラス３、基板５、送風機８を配置することにより、筐体１の側壁１ｓに沿ってながれる空気の風圧を均等として、筐体１内の空気の循環をより良くすることができる。

次に、図１及び図２を用いて、本実施形態におけるＬＥＤ照明装置におけるファン８に送風される風の流れを説明する。
ファン８は、空気取込口８ｂから取り込んだ空気を送風口８ａから、基板５の他方の面に対し、リードフレーム４Ｌからの放熱のための風を送風する。
この送風された風は、基板５の他方の面に沿って、風圧による圧力の差により、筐体１の側壁１ｂに沿い、後方の壁１ｂ方向に流れる。

また、基板５の他方の面に送風された風の一部（図１の基板５から直角に出ている細い矢印）が空気孔１３を通過して、基板５の一方の面とガラス３とにて囲まれた領域に供給され、この領域内に空気の流れを生じさせ、この空気が送風による圧力差によりガラス３の面に沿って、側壁１ｂ方向に流れ、基板５の他方の面からの風（図１に示す太い白抜き矢印）と合流して、筐体１の側壁１ｂに沿い、後方の壁１ｂ方向に流れる。
そして、合流後において、筐体１の側壁１ｂに沿って後方の壁１ｂの方向に流れた風は、再度ファン８の空気取込口８ｂから取り込まれ、送風口８ａから基板５の他方の面に対して送風される。これにより、ファン８から送風される風は、筐体１内を循環することとなる。

＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態によるＬＥＤ照明装置を図面を参照して説明する。図３は同実施形態によるＬＥＤ照明装置の構成例を示すブロック図である。図３（ａ）はＬＥＤ照明装置の正面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）における線Ａ−Ａにおける線示断面図である。図３において、第１の実施形態のＬＥＤ照明装置と同様な構成については同一の符号を付し、以下、第１の実施形態のＬＥＤ照明装置と異なる部分のみを説明する。

この図３の第２の実施形態によるＬＥＤ照明装置は、屋内にて用いられることを想定した構成となっており、外部からの埃及び水分の流入を防止する必要が無いため、第１の実施形態における側壁１ｓ及び後方の壁１ｂに、通風口１５が複数設けられており、筐体１全体が密閉されている訳ではなく、ＬＥＤ照明装置内部が外部空間に対して実質的に開放されている。
また、筐体１の密閉性を必要としないため、第１の実施形態のように、アクリル板３０に対してパッキン６を設けずに、例えば、アクリル板３０（光の拡散板としてのアクリル板）がビス１１により筐体１の開口部２において筐体１に対し、直接に固定されて配設されている。

したがって、基板５の他方の面を沿って流れる空気（図３の太い矢印）は、基板５の他方の面に平行な方向に、側壁１ｂの通風口１５により、筐体１内部から外部空間に排出されるため、空気の回り込みを防止する図１のガイドフィン９を設ける必要がない。
また、同様に、基板５の空気孔１３を介してアクリル板３０の面に送風される風（図３の基板５から垂直に出ている細い矢印）も、アクリル板３０の面を沿って、アクリル板３０の面に平行な方向に、側壁１ｂの通風口１５により、筐体１内部から外部空間に排出される。
このため、ファン８は、常に外部空間の空気を、後方の壁１ｂの通風口１５を介し、空気取込口８ｂから取り込み、送風口１ａから、基板５の他方の面に対して風を送風する。

本発明の第１の実施形態によるＬＥＤ照明装置の構成例を示す概念図である。 図１（または図３）の基板５の上面図である。 本発明の第１の実施形態によるＬＥＤ照明装置の構成例を示す概念図である。 従来のＬＥＤ照明装置の構成を示す概念図である。

符号の説明

１…筐体、 １ｂ…後方の壁、 １ｓ…側壁、 ２…開口部、 ３…ガラス、 ４…ＬＥＤ、 ４Ｌ…リードフレーム（端子）、 ５…基板、 ６…パッキン、 ７…ガラス押え金具、 ８…ファン、 ８ａ…送風口、 ８ｂ…空気取込口、 ９…ガイドフィン、 １０…駆動基板類、 １１…ビス、 １２…孔、 １３…空気孔

Claims (6)

1. 基板と、
   該基板の一方の面に複数配置されたＬＥＤと、
   前記ＬＥＤの放射光の放射方向前部に設けられた光透過板と、
   前記基板の他方の面に風を送る送風機と
   を有し、
   前記光透過板に前記送風機の空気を導くため、前記基板が、前記他方の面から一方の面に対して空気を通過させる孔を有していることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
2. 前記送風機が前記基板の他方の面対して直交する向きに風を送風することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
3. 前記基板が内蔵される筐体において、前記光透過板が前記ＬＥＤの放射光を透過させる前記筐体の開口部に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。
4. 前記孔が前記ＬＥＤ間に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
5. 前記ＬＥＤが隣接する他のＬＥＤと接触して配置されていることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ照明装置。
6. 前記ＬＥＤが、前記基板の他方の面に、自身のリードフレームが突出するように一方の面に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。

Images