JP2010198952A - Led照明器具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のLEDパッケージ35を光源ケース3に収め、LED用電源ユニット17を電源ケース5に収め、これら光源ケース3及び電源ケース5を結合して一体の照明器具本体7を構成し、この照明器具本体7を角度可変に構造物取付用の支持脚9に軸支部材21で支持したLED投光器1において、前記光源ケース3を熱伝導性の高い金属材から形成し前記LEDパッケージ35の熱を放散させるとともに、前記軸支部材21及び前記支持脚9を熱伝導性の高い金属材から形成し、前記光源ケース3を前記支持脚9の前記軸支部材21で支持し前記光源ケース3の熱を前記支持脚9に伝熱させた。
【選択図】図1
Description
そこで、従来の照明器具においては、照明器具本体に多数の放熱フィンを設け、照明器具本体に伝熱させたLEDの熱を放熱フィンから放熱する技術や、照明器具本体自体がLEDの発熱量に対して十分な熱容量を有しLEDの発熱を吸収して、その表面から放熱する技術などの各種の技術が提案されている。
したがって、照明器具本体を大型化しない限りは、LEDの出力を抑える必要が生じ、小型で高輝度なLED照明器具を実現することは困難であった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、照明器具本体が大型化することなく、LEDが発する熱の放熱性を高め高輝度化が可能なLED照明器具を提供することを目的とする。
図1に示すように、LED投光器1は、光源ケース3及び電源ケース5を一体に結合してなる照明器具本体7と、この照明器具本体7を角度可変に支持した構造物取付用の支持脚9とを備えている。光源ケース3、電源ケース5及び支持脚9のそれぞれは、例えばアルミダイカスト等の高熱伝導性を有する材料から一体成形されている。
この光源ケース3の下端部には、光源ケース3の主要部の幅Aよりも狭い幅Bに形成された支持脚取付部4が一体に形成されている。
このとき、支持脚9の両側から下方に延びる脚部9Aは、幅Aと幅Bの差で規定される太さCを有し、従来のLED投光器に比べて、その脚部9Aの厚みを大きくすることで、脚部9Aの熱容量を増加させている。この脚部9Aの太さCは、光源ケース3だけでは放熱仕切れないLEDパッケージ35の発熱分を伝導させて良好に放熱できる程度の太さとされている。これにより、照明器具本体7を大型化せずとも、LEDパッケージ35が発する熱の放熱性が高められる。
また、LED投光器1は、屋外でも使用されることから、電源ケース5と光源ケース3を一体に結合した構成では、これら電源ケース5と光源ケース3の間から水や埃の浸入を防止するために、電源ケース5及び光源ケース3の密着性を高めて水密にする必要があり、結果として、光源ケース3から電源ケース5への熱の移動を招くこととなる。
先ず、電源ケース5と光源ケース3の結合構造について説明すると、図2に示すように、光源ケース3の支持脚取付部4の下面の全体が電源ケース5の取付用開口部23として開口するとともに、電源ケース5の上面全体が接続口25として開口し、接続口25の先端に周設されたつば部25Aを取付用開口部23に嵌挿して、電源ケース5と光源ケース3が一体に結合される。
光源ユニット33は、複数のLEDパッケージ35を配線34で直列に接続し、熱伝導性の高い1枚の矩形のセラミック板37の上に所定の間隔で接着配置して構成され、係るセラミック板37を光源ケース3の底面3Aに密着させて設けられる。このように各LEDパッケージ35を1枚のセラミック板37に配置することで、それぞれの絶縁を図りつつ均等な冷却が図られる。
また光源ケース3には、各LEDパッケージ35に対応して凹状反射面43が形成された反射体41が光源ユニット33を上から押さえ付けるように取り付けられ、光源ユニット33と光源ケース3の密着性が高められている。
これにより、光源ユニット33から発した熱は、上記熱伝導部51及び空洞部53により、光源ケース3の背面の放熱フィン11へ主として伝導される。このため、上述のように、光源ケース3の正面側のパッキン押さえ部29から電源ケース5への熱伝導の影響が少なくなるのである。
詳述すると、LEDパッケージ35は、図6に示すように、金属板61Aの表面に絶縁層61Bを設けたLED基板61の上に、24×3個のLED65を格子状に配列してなる発光部63とを備え、この発光部63から面状光が照射される。なお、同図において、符号66はLED基板61に形成されたアノード電極、符号67はカソード電極を示す。係るLEDパッケージ35は約1100lm以上の光束を出力する高出力なものであり、6個のLEDパッケージ35で上記光源ユニット33が構成されている。
金属板61Aと発光部63の間の電圧をV1、光源ケース3と金属板61Aの間の電圧をV2とすると、
V1・C1=V2・C2・・・(式1)
が成り立つ。
すなわち、
Vth≧V1=V2・(C2/C1)・・・(式2)
を満足する必要がある。
C2=Ea・Eb・S/d・・・(式3)
と表される。
また耐電圧試験時の印加電圧をVcとすると、V1+V2=Vcであるから、この式と(式1)〜(式3)を用いて、電圧V1がLED耐電圧Vth以下となる板厚dが次式により求められる。
d≧Ea・Eb・S・(Vc−Vth)/(Vth・C1)・・・(式4)
例えば、Ea=8.855×10−12、Eb=9.4、S=445.1mm2、Vc=1500V、Vth=500Vとすると、d≧1.001mmとなり、セラミック板37の厚みを約1mm以上とすれば発光部63(LED65)を良好に保護することができる。
また、これにより耐電圧試験時に発光部63(LED65)への過大な電圧印加による破損を防止するために、例えばコンデンサー(サージアブソーバ)やツェナーダイオード、バリスタ、抵抗などの電子部品を用いる必要がないため、LED用電源ユニット17の大型化を招くこともない。
この構成により、光源ケース3だけでは放熱仕切れない光源ユニット33の発熱分が、軸支部材21を介して支持脚9に伝熱されて処理されるため、照明器具本体7を大型化せずとも、光源ユニット33が発する熱の放熱性が高められる。これにより高出力な光源ユニット33を光源に採用することが可能となり、LED投光器1を大型化することなく高輝度化が可能になる。
この構成により、各LEDパッケージ35の絶縁を図りつつ均等に冷却することができる。
この構成により、各LEDパッケージ35の間でセラミック板37との間の密着性にバラツキを無くし均等に冷却されるようにできる。
これにより、耐電圧試験時に、LED65への過大な電圧印加による破損を防止するために、例えばコンデンサー(サージアブソーバ)やツェナーダイオード、バリスタ、抵抗などの電子部品を用いる必要がないため、光源ユニット33の大型化を招くこともない。
この構成により、取付用開口部23の先端においては、凸状のパッキン押さえ部29の先端部だけが電源ケース5に接触するため、接触面積を少なくできる。これにより、水密を図りつつ光源ケース3から電源ケース5へ熱が伝わり難くできる。
3 光源ケース
3A 底面(設置面)
5 電源ケース
7 照明器具本体
9 支持脚
11、19 放熱フィン
13 照射開口
17 LED用電源ユニット
21 軸支部材(支持軸)
23 取付用開口部
23A 縁部
25 接続口
27 防水用パッキン
33 光源ユニット
35 LEDパッケージ
37 セラミック板
41 反射体
43 凹状反射面
43A 底部
51 熱伝導部
52A〜52D 空洞部
53 空洞部
61 LED基板
61A 金属板
61B 絶縁層
63 発光部
65 LED
71 緩衝材
d 板厚
Claims (7)
- 複数のLEDを光源ケースに収め、電源ユニットを電源ケースに収め、これら光源ケース及び電源ケースを結合して一体の照明器具本体を構成し、この照明器具本体を角度可変に構造物取付用の支持脚に支持軸で支持したLED照明器具において、
前記光源ケースを熱伝導性の高い金属材から形成し前記LEDの熱を放散させるとともに、
前記支持軸及び前記支持脚を熱伝導性の高い金属材から形成し、前記光源ケースを前記支持脚に前記支持軸で支持し前記光源ケースの熱を前記支持脚に伝熱させたことを特徴とするLED照明器具。 - 前記光源ケースの照射開口とは反対側の背面側に放熱フィンを設け、前記LEDの設置面から前記放熱フィンに前記LEDの熱を伝導する熱伝導部を設けるとともに、前記LEDの設置面と前記電源ケースとの間に空洞部を設けたことを特徴とする請求項1に記載のLED照明器具。
- 前記熱伝導部には、前記LED同士の間に対応する位置に空洞部が設けられていることを特徴とする請求項2に記載のLED照明器具。
- 複数の前記LEDのそれぞれを、熱伝導性及び絶縁性が高い1枚のセラミック板の上に配置し、当該セラミック板を前記光源ケースのLEDの設置面に密着配置したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のLED照明器具。
- 複数のLEDが1つのLED基板に設けられてパッケージ化されたLEDパッケージを前記1枚のセラミック板の上に複数配置するとともに、前記LEDパッケージに対応して凹状反射面が形成された反射体を前記セラミック板の上に配置し、
前記凹状反射面の底部が緩衝材を介して前記LEDパッケージのそれぞれを押圧したことを特徴とする請求項4に記載のLED照明器具。 - 耐電圧試験時に印加される電圧、前記セラミック板の誘電率、及び、前記セラミック板と前記LEDパッケージの接触面積に基づいて、前記耐電圧試験時に前記LEDと前記LED基板の間に加わる電圧が前記LEDの耐電圧以下となるように前記セラミック板の厚みを規定したことを特徴とする請求項5に記載のLED照明器具。
- 前記光源ケースには取付用開口部を設け、前記電源ユニットには接続口を設け、前記接続口を前記取付用開口部に嵌め込んで前記光源ケース及び前記電源ケースを結合可能に構成し、
前記接続口には前記取付用開口部に挿入するつば部を形成し、このつば部に沿って防水用パッキンを配置し、前記防水用パッキンを外側から押さえる押さえ部を前記取付用開口部に設け、
前記押さえ部を前記取付用開口部の縁部から突出した凸状とした
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のLED照明器具。
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