JP2011044398A - Led lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LEDを光源とするLED照明装置に関するものである。 The present invention relates to an LED illumination device using an LED as a light source.
省電力で高寿命のLED(発光ダイオード)を光源とするLED照明装置の一例を図8に示す。 FIG. 8 shows an example of an LED lighting device using a power-saving and long-life LED (light emitting diode) as a light source.
即ち、図8は従来のLED照明装置の縦断面図であり、図示のLED照明装置101は、光源である複数のLED102(図8には1つのみ図示)を実装した円板状の基板103を密閉ケース105内に収容して構成されている。ここで、LED102は発熱によってその発光効率が低下するとともに、寿命が低下するため、基板103と密閉ケース105の材質には熱伝導率の高いアルミニウムが使用され、密閉ケース105の外面には複数の放熱フィン107が形成されており、LED102の温度上昇を放熱によって抑えるよう工夫されている。
That is, FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a conventional LED lighting device, and the illustrated
又、特許文献1には、LED電球において、LEDを実装した基板が取り付けられた基台とこれが取り付けられたカバーを熱伝導率の高いアルミニウムで構成し、LEDの点灯によって発生した熱を基板から基台を経てカバーに迅速に伝熱させてカバーから放熱させることによってLEDの温度上昇を抑える構成が提案されている。
Further, in
図8に示した従来のLED照明装置101においては、LED102にて発生した熱は第1の熱伝導経路S1’に沿って基板103を径方向外方に伝導した後、その一部は第2の熱伝導経路S2’に沿って密閉ケース15のテーパ壁105Aを経て放熱フィン107から大気中に放熱され、他の一部は第3の熱伝導経路S3’に沿って密閉ケース105の側壁105Bを経て放熱フィン107から大気中に放熱されるが、外気に露出していない基板103に沿う第1の熱伝導経路S1’が長く、しかも、この第1の熱伝熱経路S1’では放熱がなされないため、この長い第1の熱伝導経路S1’を伝わる熱によって密閉ケース105内が加熱され、LED102の温度上昇を効果的に抑えることが困難であるという問題がある。
In the conventional
又、特許文献1において提案された構成においても、外気に露出していない基台を伝わる熱の伝導経路が長いために電球内部が加熱され、LEDの温度上昇を効果的に抑えることが困難であるという問題がある。
Further, even in the configuration proposed in
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、放熱効果を高めてLEDの発光効率の向上と寿命延長を図ることができるLED照明装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an LED lighting device capable of improving the light emission efficiency and extending the life of the LED by enhancing the heat dissipation effect.
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、光源であるLEDとこれを実装する基板を密閉ケース内に収容して成るLED照明装置において、前記基板を前記密閉ケースの大気に露出する箇所に密着させたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in an LED lighting device in which an LED as a light source and a substrate on which the LED is mounted are accommodated in a sealed case, the substrate is exposed to the atmosphere of the sealed case. It is characterized by being in close contact with the location.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記密閉ケースを大径筒部と小径筒部及び両者を接続する水平部とで構成するとともに、前記水平部の内面に前記基板の外周部を密着させ、該外周部に前記LEDを実装したことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the sealed case includes a large-diameter cylindrical portion, a small-diameter cylindrical portion, and a horizontal portion that connects the two, and the inner surface of the horizontal portion includes the substrate. The outer periphery is closely attached, and the LED is mounted on the outer periphery.
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記密閉ケースの外面に複数の放熱フィンを形成するとともに、平面視において前記放熱フィンと重なる位置に前記LEDを配置したことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a plurality of heat radiating fins are formed on the outer surface of the sealed case, and the LED is disposed at a position overlapping the heat radiating fins in plan view. Features.
請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明において、前記密閉ケースには外気を前記放熱フィンへと導く通気孔を形成したことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the airtight case is formed with a vent hole that guides outside air to the radiating fin.
請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明において、前記通気孔を平面視において前記放熱フィンと重なる位置に配置したことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, the vent hole is arranged at a position overlapping the radiation fin in a plan view.
請求項6記載の発明は、請求項5記載の発明において、前記通気孔を平面視において前記LEDに隣接する間に配置したことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the vent hole is disposed between the LED adjacent to the LED in a plan view.
請求項1記載の発明によれば、基板を密閉ケースの大気に露出する箇所に密着させたため、LEDにて発生した熱が基板から密閉ケースを経て直ちに外気へと放熱され、高い放熱効果によってLEDの温度上昇が効果的に抑制され、該LEDの発光効率の向上と寿命延長が図られる。 According to the first aspect of the present invention, since the substrate is brought into close contact with the portion of the sealed case exposed to the atmosphere, the heat generated in the LED is immediately radiated from the substrate to the outside air through the sealed case, and the LED has a high heat dissipation effect. The temperature rise of the LED is effectively suppressed, and the luminous efficiency of the LED is improved and the lifetime is extended.
請求項2記載の発明によれば、LEDにて発生した熱は、基板の長い熱伝導経路を経ることなく基板のLEDが実装された外周部から密閉ケースの水平部を経て大径筒部と小径筒部に順次伝導する。そして、密閉ケースの水平部と大径筒部及び小径筒部は共に外気に露出しているため、これらを伝導する熱は直ちに外気へと放熱され、高い放熱効果によってLEDの温度上昇が効果的に抑制される。 According to the second aspect of the present invention, the heat generated in the LED is obtained from the outer peripheral portion where the LED of the substrate is mounted without passing through the long heat conduction path of the substrate, through the horizontal portion of the sealed case, Conducts sequentially to the small diameter cylinder. And since the horizontal part of the sealed case, the large diameter cylinder part, and the small diameter cylinder part are both exposed to the outside air, the heat conducted through them is immediately dissipated to the outside air, and the temperature rise of the LED is effective due to the high heat radiation effect. To be suppressed.
請求項3記載の発明によれば、密閉ケース外面の放熱面積は放熱フィンによって増大するため、LEDから基板を経て密閉ケースへと伝導する熱は放熱フィンによる高い放熱効果によって効率良く外気に放熱され、LEDの温度上昇が一層効果的に抑制される。又、LEDを平面視において放熱フィンと重なる位置に配置したため、該LEDからの熱が放熱フィンまで最短経路を経て伝導して放熱フィンから外気に効率良く放熱される。
According to the invention described in
請求項4記載の発明によれば、密閉ケースに形成された通気孔から放熱フィンに向かう外気の流れによって放熱フィンが冷却されるため、該放熱フィンによる放熱効果が更に高められ、LEDの温度上昇が一層効果的に抑制される。 According to the fourth aspect of the present invention, the heat radiation fin is cooled by the flow of outside air from the vent hole formed in the sealed case toward the heat radiation fin, so that the heat radiation effect by the heat radiation fin is further enhanced and the temperature of the LED rises. Is more effectively suppressed.
請求項5記載の発明によれば、通気孔を平面視において放熱フィンと重なる位置に配置したため、該通気孔から外気が放熱フィンに直接当たって該放熱フィンを冷却する。このため、放熱フィンによる放熱効果が高められてLEDの温度上昇が一層効果的に抑制される。 According to the fifth aspect of the present invention, since the vent hole is disposed at a position overlapping the heat dissipating fin in plan view, the outside air directly hits the heat dissipating fin from the vent hole to cool the heat dissipating fin. For this reason, the heat dissipation effect by the radiation fin is enhanced, and the temperature rise of the LED is further effectively suppressed.
請求項6記載の発明によれば、通気孔を平面視においてLEDに隣接する間に配置したため、通気孔を通過する外気によってLEDを効果的に冷却することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, since the vent hole is disposed while adjacent to the LED in plan view, the LED can be effectively cooled by the outside air passing through the vent hole.
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
<実施の形態1>
図1は本発明の実施の形態1に係るLED照明装置の側面図、図2は同LED照明装置の平面図、図3は図2のA−A線断面図、図4は図2のB−B線断面図である。
<
1 is a side view of an LED lighting apparatus according to
本実施の形態に係るLED装置1は、図3に示すように、光源である6つ(図2参照)のLED2を実装して成る円板状の基板3とその下方に配されたリフレクタ4を密閉ケース5内に収容して構成されている。ここで、基板3とリフレクタ4及び密閉ケース5の材質には熱伝導率の高いアルミニウムが使用されており、図2に示すように、基板3の下面には6つのLED2が同一円周上に同一角度ピッチ(60°ピッチ)で実装されている。
As shown in FIG. 3, the
密閉ケース5は、その下面が円孔状に開口しており、この開口部は前記リフレクタ4を下方から支えるように取り付けられた透明な円板状カバー6によって閉じられている。そして、図4に示すように、密閉ケース5は、下部に形成された大径筒部5Aと、該大径筒部5Aの上方に同心的に垂直に立設された小径筒部5Bと、該小径筒部5Bと前記大径筒部5Aとを接続する水平部5Cとで構成されており、小径筒部5Bの下部には下方に向かって広がるテーパ壁5B1が形成されている。又、密閉ケース5の外面には縦方向に延びる24枚の放熱フィン7が等角度ピッチ(15°ピッチ)で放射状に一体に形成されている(図2参照)。尚、密閉ケース5の小径筒部5Bの上端には口金8が取り付けられている。
The lower surface of the sealed
而して、複数のLED2を実装して成る前記基板3は、図3及び図4に示すように、その外周部が密閉ケース5の水平部5Cの内面(下面)に密着しており、この密着された外周部の下面に6つのLED2が配置されている。又、図2に示すように、各LED2は、平面視において放熱フィン7に重なる位置に配置されている。
Thus, as shown in FIGS. 3 and 4, the
前記リフレクタ4は、図4及び図5に示すように、密閉ケース5の大径筒部5Aの内部に収容されており、密閉ケース5の下面に開口する円形の開口部を塞ぐよう密閉ケース5の下面に取り付けられた前記円板状カバー6によって下方から支えられている。そして、図3に示すように、リフレクタ4の各LED2に対応する位置には、各LED2から下方に向かって出射される光を反射させて配光を制御するための反射孔4a(図3には1つのみ図示)がそれぞれ形成されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
而して、本実施の形態に係るLED照明装置1においては、光源である各LED2に通電されて各LED2が発光すると、その光は、リフレクタ4の各反射孔4a内を下方に向かって通過する過程で反射して配光が制御された後、透明な円板状カバー6を透過して下方へと照射されて照明に供される。
Thus, in the
ところで、LED2は発光によって熱を発生するが、その熱は基板3から密閉ケース5の水平部5Cを図4に示す第1の熱伝導経路S1に沿って伝導すると同時に、密閉ケース5の小径筒部5Bを第2の熱伝導経路S2に沿って伝導し、これらの熱は放熱フィン7からの放熱によって外気へと排出される。又、第1の熱伝導経路S1に沿って密閉ケース5の水平部5Cを伝導する熱は、第3の熱伝導経路S3に沿って密閉ケース5の大径筒部5Aを伝導し、放熱フィン7からの放熱によって外気へと排出される。
The
以上のように、LED2において発生した熱は、基板3から第1〜第3の熱伝導経路S1,S2,S3に沿って伝導するが、密閉ケース5の水平部5Cと大径筒部5A及び小径筒部5Bは共に外気に露出しており、これらの外面には放熱フィン7が形成されているため、第1〜第3の熱伝導経路S1,S2,S3に沿って伝導する熱は放熱フィン7を介して外気へと放熱され、高い放熱効果によってLED2の温度上昇が効果的に抑制される。
As described above, the heat generated in the
そして、本実施の形態では、基板2の密閉ケース5の水平部5Cに密着する部分にLED2を配置したため、LED2において発生した熱は、基板3での長い熱伝導経路を経ることなく基板3から第1〜第3の熱伝導経路S1,S2,S3に沿って密閉ケース5の水平部5Cを経て小径筒部5B及び大径筒部5Aへと直ちに伝導し、放熱フィン7から外気へと効率良く放熱される。このため、LED2の温度上昇が効果的に抑えられ、該LED2の発光効率の向上と寿命延長が図られる。
And in this Embodiment, since LED2 was arrange | positioned in the part closely_contact | adhered to the
又、本実施の形態では、図2に示すように各LED2を平面視において放熱フィン7に重なる位置に配置したため、LED2からの熱が放熱フィン7まで最短経路を経て伝導して放熱フィン7から外気へと効率良く放熱される。尚、密閉ケース5の外面の放熱面積は放熱フィン7によって増大するため、LED2から基板2を経て密閉ケース5へと伝導する熱は放熱フィン7による高い放熱効果によって効率良く外気に放熱され、LED2の温度上昇が一層効果的に抑制される。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, each
本実施の形態の効果を確認するために、本実施の形態に係るLED照明装置1と図8に示した従来のLED照明装置101において、同じLED投入電力でのシャンクション温度を熱流体解析によってそれぞれ求めた結果、従来のLED照明装置101でのジャンクション温度が119℃であるのに対して、本発明に係るLED照明装置1でのジャンクション温度は111℃と8℃だけ下がることが確認された。
In order to confirm the effect of this embodiment, in the
尚、LED照明装置におけるLEDや放熱フィンの数は本実施の形態において示したものに限定されず、任地に設定し得るものである。 In addition, the number of LEDs and heat radiation fins in the LED illumination device is not limited to those shown in the present embodiment, and can be set to the place of assignment.
<実施の形態2>
次に、本発明の実施の形態2を図5及び図6に基づいて説明する。
<
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図5は本発明の実施の形態2に係るLED照明装置の平面図、図6は図5のC−C線断面図であり、これらの図においては図1〜図4において示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
FIG. 5 is a plan view of the LED lighting apparatus according to
本実施の形態は、放熱フィン7に外気を導く通気孔9を密閉ケース5に形成したことを特徴とする。具体的には、図5に示すように、密閉ケース5の水平部5Cの平面視において隣接するLED2の間に通気孔9がそれぞれ形成されており、水平部5Cには計6つの通気孔9が同一円周上に形成されている。そして、各通気孔9は、図6に示すように、基板3とリフレクタ4及び円板状カバー6の対応する位置にそれぞれ形成された各6つの通気孔3a,4b,6aに連通している。ここで、図5に示すように、通気孔3a,4b,6a,9は平面視において放熱フィン7と重なる位置に配置されている。
The present embodiment is characterized in that a
而して、LED2において発生した熱が前記実施の形態1において説明した経路を経て伝導し、最終的に放熱フィン7から外気へと排出されるが、熱の伝導によって密閉ケース5が発熱すると、該密閉ケース5の周囲に対流による上昇気流が発生するが、この上昇気流のために外気が円板状カバー6、リフレクタ4、基板3及び密閉ケース5にそれぞれ形成された通気孔6a,4b,3a,9を下方から上方へと通過して放熱フィン7に向かって流れる。そして、この外気の流れによって放熱フィン7が冷却されるため、該放熱フィン7による放熱効果が高められ、LED2の温度上昇が一層効果的に抑制される。特に、本実施の形態では、通気孔3a,4b,6a,9を平面視において放熱フィン7と重なる位置に配置したため、これらの通気孔3a,4b,6a,9から外気が放熱フィン7に直接当たって該放熱フィン7を冷却する。このため、放熱フィン7による放熱効果が高められてLED2の温度上昇が一層効果的に抑制される。
Thus, the heat generated in the
本実施の形態の効果を確認するために、本実施の形態に係るLED照明装置1と図8に示した従来のLED照明装置101において、同じLED投入電力でのシャンクション温度を熱流体解析によってそれぞれ求めた結果、従来のLED照明装置101でのジャンクション温度が119℃であるのに対して、本発明に係るLED照明装置1でのジャンクション温度は109℃と10℃だけ下がる(実施の形態1の111℃に対して2℃だけ低下)ことが確認された。
In order to confirm the effect of this embodiment, in the
ところで、本実施の形態では、LED2からの光の配光制御にリフレクタ4を使用した例について説明したが、リタレクタ4に代えてレンズ10を使用する場合の構造を図7に示す。
By the way, in this Embodiment, although the example which used the
即ち、図7は本実施の形態に係るLED照明装置の変形例を示す図6と同様の図であり、本変形例においても基板3と密閉ケース5の前記と同じ位置には同数(6つ)の通気孔3a,9(図7には各1つのみ図示)がそれぞれ形成され、レンズ10の通気孔3a,9に対応する位置には、これらの通気孔3a,9に下方から挿通嵌合する6本の通気パイプ10A(図7には1本のみ図示)が一体に立設され、その内部には通気孔10aが形成されている。
That is, FIG. 7 is a view similar to FIG. 6 showing a modified example of the LED lighting device according to the present embodiment. In this modified example as well, the same number (six pieces) are provided at the same positions of the
従って、本変形例においても、外気がレンズ10の通気パイプ10Aと基板3及び密閉ケース5にそれぞれ形成された通気孔10a,3a,9を下方から上方へと通過して放熱フィン7に向かって流れるため、この外気の流れによって放熱フィン7が冷却されて該放熱フィン7による放熱効果が高められ、LED2の温度上昇が効果的に抑制されるという前記と同様の効果が得られる。尚、この場合も通気孔10a,3a,9は平面視において放熱フィン7と重なる位置に配置されている。
Therefore, also in this modification, outside air passes through the
本発明は、LEDを光源とする室内照明や屋外照明用のLED照明装置に対して適用可能である。 The present invention is applicable to LED lighting devices for indoor lighting and outdoor lighting using LEDs as light sources.
1 LED照明装置
2 LED
3 基板
3a 基板の通気孔
4 リフレクタ
4a リフレクタの反射孔
4b リフレクタの通気孔
5 密閉ケース
5A 密閉ケースの大径筒部
5B 密閉ケースの小径筒部
5B1 小径筒部のテーパ壁
5C 密閉ケースの水平部
6 円板状カバー
6a 円板状カバーの通気孔
7 放熱フィン
8 口金
9 密閉ケースの通気孔
10 レンズ
10A レンズの通気パイプ
10a レンズの通気孔
S1 第1の熱伝導経路
S2 第2の熱伝導経路
S3 第3の熱伝導経路
1
3
Claims (6)
前記基板を前記密閉ケースの大気に露出する箇所に密着させたことを特徴とするLED照明装置。 In an LED lighting device comprising an LED as a light source and a substrate for mounting the LED in a sealed case,
An LED lighting device, wherein the substrate is brought into close contact with a portion of the sealed case exposed to the atmosphere.
The LED illumination device according to claim 5, wherein the vent hole is disposed adjacent to the LED in a plan view.
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