JP2011113876A - Led type illumination device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LEDを発光源としたLED式照明装置に関するもので、より具体的には、蛍光灯に変わる照明装置に関する。 The present invention relates to an LED illumination device using LEDs as a light source, and more specifically to an illumination device that is replaced with a fluorescent lamp.
近年、省エネルギー・長寿命化等を図るため、白熱電球に替えて、LED(発光ダイオード)を発光源とした電球が商品化されている。また、蛍光灯は、白熱電球に比べると寿命が長いものの長時間の使用に伴い、発光状態の劣化を生じる。発光状態の劣化は、発光量の低下であったり、点滅・ちらつきなどがある。そこで、直管タイプの蛍光灯においても、LEDを用いた照明装置が提案されている(特許文献1,2)。
In recent years, light bulbs using LEDs (light emitting diodes) as light sources have been commercialized in place of incandescent light bulbs in order to save energy and prolong life. In addition, fluorescent lamps have a longer life than incandescent bulbs, but the light emission state deteriorates with long-term use. The deterioration of the light emission state includes a decrease in light emission amount, blinking, flickering, and the like. Thus, lighting devices using LEDs have also been proposed for straight tube fluorescent lamps (
特許文献1に開示された照明装置は、アクリル性の円筒状のランプケース内に複数のLEDを直線状に配列した基板を挿入配置して構成される。LED型の照明装置の場合、LEDから発生する熱をいかに放熱するかが、長寿命化を図るためにも重要な要件となる。そこで、特許文献1に開示された照明装置では、LEDを実装した基板の裏面側に、当該基板よりも広幅で帯板状のアルミ板を貼り付ける。アルミ板の幅は、ランプケースの直径とほぼ等しくし、当該アルミ板をランプケースの中心線上に配置する。そして、ランプケース内の空間は、シリコンを充填する。これにより、LEDから発生する熱は、アルミ板さらにはシリコン内を伝わり、外周囲に向けて拡散していく。
The illumination device disclosed in
また、特許文献2に開示された照明装置は、空隙を有する管体に断面略工字形状の金属製のブロックを装着するに際し、その空隙に挟み込むことで略工字形状のブロックを固定している。つまり、当該ブロックは、平板状の上辺部と、管体の内形状の一部分に符合する外形状からなる下辺部と、それら上辺部と下辺部とを連結する細幅の中間部と、を備えた稠密体からなる。管体の切れ目となる空隙内に上記の中間部を挿入し、上辺部を管体の外側に突出させる。また、下辺部は管体内に位置し、その平坦面にLEDを実装した基板が装着される。これにより、LEDからの発熱は、稠密な金属製のブロック内を伝達し、管体の外部に突出した上辺部から外部に放熱される。
In addition, when the lighting device disclosed in
さらに、特許文献2に示す構成から放熱効果を高めるため、図1に示すように、LED1が実装された基板2に対し、大型のヒートシンク3を取り付けたものもある。この構成によれば、ヒートシンク3は、管体4に対して大きく突出して露出することから、外部に露出している表面積も広く、放熱効果が高くなる。
Further, in order to enhance the heat dissipation effect from the configuration shown in
特許文献1に開示された照明装置は、LEDが搭載された基板が円筒状のランプケースの内部に収納された構成をとっているため、外界への熱伝導の経路は限定されたものとならざるを得ない。すなわち、ランプケース内から外への熱経路は、LED発光時の発熱をランプケース内に封入されているシリコン等の樹脂を経る経路となる。そして、充填された樹脂およびランプケースを構成するプラスチックは金属に比べると熱伝導率が小さいことが一般的であるので、プラスチック製のランプケースの外側を介しての外部への放熱量は限定されたものとなり、実際には発熱処理が十分なものとはならない。
Since the lighting device disclosed in
特許文献2においては、LEDが搭載された基板とアルミブロックが接触していて、かつアルミブロックがそのまま管体外の雰囲気と伝達、放射されるため、特許文献1の照明装置に比べると放熱性は良好となる。しかし、放熱部に稠密なアルミブロックを使うことで製品全体の重量が重くなり、規格の蛍光灯の取り付けを考慮して作られた蛍光灯器具のソケットに取り付けることは、落下の危険がある。特に、地震等の振動に対しては、その危険度が増す。
In
また、図1に示すような構造とすると、丸管の外にヒートシンクが大きく飛び出すことになり、既存の蛍光灯を装着する蛍光灯器具に取り付けることはできないので、蛍光灯器具全体の交換を要するという課題がある。 In addition, if the structure as shown in FIG. 1 is used, the heat sink jumps out of the round tube, and it cannot be attached to the fluorescent lamp fixture to which the existing fluorescent lamp is mounted. Therefore, the entire fluorescent lamp fixture needs to be replaced. There is a problem.
上記の課題を解決するため、本発明のLED式照明装置は、(1)透明或いは半透明の筒状の管体と、その管体の周面の一部に設けられた開口部に装着されるヒートシンクと、その管体内に実装される複数のLEDと、を備え、前記LEDは、前記ヒートシンクに直接または間接的に接続され、前記ヒートシンクは、中空構造とした。LEDは直接または間接的にヒートシンクに接続されてるため、LEDからの発熱は、ヒートシンクに伝達される。そして、ヒートシンクの一部表面は管体の開口部を介して外部に露出しているので、そこから効率よく外部に放熱され、管体内の温度上昇を抑えることができる。よって、LEDひいてはLED式照明装置の長寿命化(例えば、従来の蛍光灯のものに比べて4倍程度)が図れる。そして、長寿命化によりLED式照明装置の交換のメンテナンス工数も従来の約1/4程度に低減される。もちろん、消費電力が約40パーセントになるため、消費電力削減にも効果がある。ヒートシンクは、内部が中空となっているので、ヒートシンク部分が軽量化され、ひいてはLED式照明装置全体の軽量化も図れる。よって、既存の蛍光灯を取り付ける照明器具に取り付けたとしても、従来の連結構造を採っても安定して保持することができ、落下を可及的に防止できる。 In order to solve the above problems, the LED illumination device of the present invention is mounted on (1) a transparent or translucent cylindrical tubular body and an opening provided on a part of the peripheral surface of the tubular body. And a plurality of LEDs mounted in the tube. The LEDs are directly or indirectly connected to the heat sink, and the heat sink has a hollow structure. Since the LED is directly or indirectly connected to the heat sink, heat generated from the LED is transmitted to the heat sink. And since the one part surface of a heat sink is exposed outside via the opening part of a tubular body, it can thermally radiate | emit outside efficiently from there and can suppress the temperature rise in a tubular body. Therefore, it is possible to extend the life of the LED and thus the LED illumination device (for example, about four times that of a conventional fluorescent lamp). And the maintenance man-hour of replacement | exchange of a LED type illuminating device is also reduced to about 1/4 of the conventional by life extension. Of course, since the power consumption is about 40%, the power consumption can be reduced. Since the inside of the heat sink is hollow, the heat sink portion is reduced in weight, and as a result, the entire LED lighting device can be reduced in weight. Therefore, even if it attaches to the lighting fixture which attaches the existing fluorescent lamp, even if it takes the conventional connection structure, it can hold | maintain stably and can prevent fall as much as possible.
(2)前記ヒートシンクの外部に露出する表面形状は、前記管体の開口部付近の表面形状に沿う(延長面に一致)ようにするとよい。表面形状に沿うとは、例えば、隣接の管体の表面の延長面と、ヒートシンクの表面形状が一致し(面一となり)、ヒートシンクの部分で大きく外側に突出したりすることなく、管体の表面がなだらかになる状態を言う。これにより、既存の蛍光灯用の照明器具に対しても簡単に取り付けることができると共に、ユーザにとっても違和感が無くなる。表面形状が一致する一例としては、実施形態のように、管体が円筒形の場合、ヒートシンクの表面形状も湾曲した円弧状になる。また、管体が矩形状の場合には、ヒートシンクの表面形状も平坦面となる。 (2) The surface shape exposed to the outside of the heat sink is preferably along the surface shape in the vicinity of the opening of the tubular body (matches the extended surface). Along with the surface shape, for example, the surface of the tube body is the same as the extended surface of the surface of the adjacent tube body and the surface shape of the heat sink (they are flush with each other) and does not protrude greatly outward at the heat sink part. Says a state that becomes gentle. As a result, it can be easily attached to an existing lighting fixture for a fluorescent lamp, and the user does not feel uncomfortable. As an example in which the surface shapes match, as in the embodiment, when the tube is cylindrical, the surface shape of the heat sink is also a curved arc. Further, when the tubular body is rectangular, the surface shape of the heat sink is also a flat surface.
(3)前記管体は、円筒であり、前記管体の半径と前記ヒートシンクの前記開口部に露出する外表面の曲率半径とを等しくするとよい。 (3) The tube may be a cylinder, and the radius of the tube may be equal to the radius of curvature of the outer surface exposed at the opening of the heat sink.
(4)前記ヒートシンクは、アルミニウム,銅,マグネシウム,鉄のいずれかで構成されるとよい。ヒートシンクは、例えば、金属を用いることで、熱伝導性が良好で放熱効果も高くなるが、それらの中でも、上記の材質は、熱伝導性がさらに良好であると共に、安価で容易に手に入る材料であると共に、加工もしやすいので好ましい。さらに、アルミニウムは、軽量化を図る点でも最も良い。 (4) The heat sink may be made of any one of aluminum, copper, magnesium, and iron. For example, by using metal, the heat sink has a good thermal conductivity and a high heat dissipation effect. Among them, the above materials have a better thermal conductivity and are easily available at low cost. It is preferable because it is a material and can be easily processed. Furthermore, aluminum is the best in terms of weight reduction.
(5)前記ヒートシンクは、中空の空間内に対向する内面同士を連結するリブを備えるとよい。このようにリブを設けることで、強度が増し、長期にわたり、湾曲・反り等を生じることなく所望の形状を維持し、長期の使用に耐え得るようになる。 (5) The heat sink may include a rib for connecting inner surfaces facing each other in a hollow space. By providing the ribs in this way, the strength is increased, and a desired shape can be maintained over a long period of time without causing bending or warping, and a long-term use can be endured.
(6)前記LEDの発光面を、前記管体の中央部より上側に位置させるとよい。ここで上側とは、LEDから照射される光が下方に向けて行われるとした場合の上側である。このようにすると、光放射角度を広くして広範囲に照射することができる。 (6) It is good to position the light emission surface of the said LED above the center part of the said tubular body. Here, the upper side is the upper side when the light emitted from the LED is directed downward. If it does in this way, a light radiation angle can be made wide and it can irradiate in a wide range.
本発明によれば、軽量化を図り、蛍光灯を保持していた既存の設備(照明器具)の一部または全部を使用しつつ安定して当該機器に取り付けることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the weight and stably attach the apparatus to the apparatus while using a part or all of the existing equipment (lighting fixture) that holds the fluorescent lamp.
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。図2に示すように、照明装置10は、両端が開口した円筒状の管体11と、その管体11の両端に装着して閉塞する口金12と、管体11内に実装されるLED14を取り付けた帯板状の実装基板15と、を備えている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. As shown in FIG. 2, the
管体11は、透明或いは半透明のポリカーボネート製であって、断面略C字状に形成されている。つまり、管体11の本体11aは、その円周の一部が切断されて開口部11bが設けられる。この開口部11bは、本体11aの一端から他端まで軸方向に延びるように形成される。そして、本体11aの開口部11bに望む切り欠かれて対向する両内側端には、その全長に渡り第1突片11c,第2突片11dが形成される。それら第1突片11cと第2突片11dは、一定の間隔をおいて平行に配置され、第1,第2突片11c,11d間にガイド溝11eが形成される。このガイド溝11e内に、実装基板15の側縁が挿入されることで、その実装基板15が支持される。
The
実装基板15は、ガラスエポキシ基板により構成され、その表面には、所定のプリント配線が形成される。実装基板15の所定位置には、多数のLED14が装着され、LED14のハンダ付けリードとプリント配線とがハンダ付け等で接続される。LED14は、一定のピッチで一列に配置しているが、そのレイアウトは任意である。また、本実施形態の照明装置10は、実装基板15にガラスエポキシ基板を用いることで、軽量化を図っている。
The mounting
実装基板15上のLED14の実装ピッチ及び管体11の光透過率を適正化することにより、LED14のギラツキ防止となる。この時に、実装基板15の取付位置を出来るだけ管体11の中心よりも外側(図3中上側)へ配置することにより、配光特性も従来の蛍光灯に近くすることができる。
By optimizing the mounting pitch of the
実装基板15の裏面、すなわち、LED14の非装着面は、熱伝導性の良好な放熱シート17を装着し、その放熱シート17にヒートシンク16を装着している。放熱シート17は、ある程度の弾力性を有し、接触する相手の接触面の形状に合わせて変形して密着する。よって、実装基板15の裏面に直接ヒートシンク16を接触させる場合、互いの接触面が鏡面ではないので、微視的に見ると非接触の部分が存在するが、本実施形態では放熱シート17の両面がそれぞれ密着することから熱伝導の効率は高くなる。放熱シート17に替えて、熱伝導の良好な樹脂層を設けても良い。
The back surface of the mounting
放熱シート17は、本実施形態では、実装基板15の裏面側全面に設けているが、一部分に設けるようにしても良い。その場合、発熱源となるLED14からの発熱を効率よくヒートシンク16側に伝えるために、少なくともLED14の実装部分の裏面側領域及びその周辺に配置すると良い。
In this embodiment, the
放熱シート17と実装基板15との間、並びに放熱シート17とヒートシンク16との間の接合は、接着剤等を用いて接着することにより行うことができる。また、例えば、放熱シート17を間に挟んだ状態で実装基板15とヒートシンク16とをボルト・ナット等で連結しても良い。さらには、実装基板15と放熱シート17とヒートシンク16の重ね合わせた部分を、ガイド溝11e内に挿入した際に、第1,第2突片11c,11dで挟み込むことで一定の力で固定できるように構成した場合、その挟み込む力でそれら実装基板15,放熱シート17,ヒートシンク16を固定するようにしても良い。もちろんそれ以外の各種の手法を採ることができる。また、ボルト・ナットや、第1,第2突片11c,11d間での挟み込みなどの機械的な固定を行う場合、放熱シート17と実装基板15との間並びに放熱シート17とヒートシンク16と間の一方は、接着剤等で一定化しておくと、作業性が向上するのでの好ましい。
Bonding between the
ヒートシンク16は、アルミニウムにより形成している。もちろん、ヒートシンク16を構成する材質は、アルミニウムに限ることはなく、銅、マグネシウム、鉄、などの各種の金属を用いることができる。但し、熱伝導性が良好なことと、軽量なことからアルミニウムが適している。
The
ヒートシンク16の形状は、放熱シート17に接触させる平板状のベース部16aと、そのベース部16aの放熱シート17との非接触面側に配置される湾曲部16bとを備えており、それらベース部16aと湾曲部16bとの間には所定の空間が確保された中空に形成されている。このように空間が設けられているので、軽量化が図れる。湾曲部16bの曲率半径は、管体11(本体11a)の半径と一致させているとともに、ヒートシンク16を管体11に取り付けた際の両者の中心も一致させている。また、湾曲部16bの円弧部分の中心角は、管体11の開口部11bを設けた部分の中心角と一致させている。これにより、図3等に示すように、ヒートシンク16を管体11(本体11a)の開口部11bに装着した場合、その開口部11bはヒートシンク16の湾曲部16bで閉塞されると共に、管体11(本体11a)の円周状にヒートシンク16の湾曲部16bが配置される。つまり、通常の蛍光灯(蛍光管)と同様に、1本の円筒状となり、見た目にも違和感がない。
The shape of the
さらに、ヒートシンク16は、ベース部16aと湾曲部16bとの接合部分に、軸方向に延びる溝部16cを設けている。この溝部16cを第1突片11cに嵌め合わせることで、固定する。第1突片11cの先端11c′を膨らますとともに、溝部16cは先端(外側)に行くに従って狭くすることから、第1突片11cを溝部16cに嵌め合わせると、第1突片11cとヒートシンク16とが密着し、防水性能、防塵性能が発揮する。
Furthermore, the
これにより、LED14から発せられた熱は、実装基板15から放熱シート17を経由してヒートシンク16に伝わり、ヒートシンク16の外部に露出している湾曲部16bから放熱することができる。
Thereby, the heat generated from the
ヒートシンク16を中空構造とし、ヒートシンク16の部分の重量が軽量化できたので、本実施形態のように、ヒートシンク16を管体11内に納めることができる。よって、その外形状は、上述したように、通常の蛍光灯と同様の形態となり、例えば、既存の一般の蛍光管に対し、本実施形態のLED式照明装置を交換するだけで設置できる。そして、装置全体の重量も軽いので、口金12に設けた端子12aを既存の照明器具のソケットに取り付けたとしても、落下等のおそれもない。
Since the
さらに本実施形態では、放熱効果を高めるために実装基板15の構造を図4に示すようにした。すなわち、実装基板15のLED14に対向する部位等に、スルーホール15aを設ける。そのスルーホール15aの内部に、放熱タイプの樹脂18を充填する。これにより、LED14から発生する熱は、スルーホール15a内の樹脂18内を通り、実装基板15の裏面側に効率よく伝達される。さらに、樹脂18部分を含め、実装基板15の表面所定部位に蓋メッキ17を形成する。この蓋メッキ17の部分を用いてハンダ付けをすることで、ハンダによる接合が良好に行える。
Furthermore, in this embodiment, the structure of the mounting
図5は、本発明の他の実施形態を示している。図5(a)は、中空構造のヒートシンク16の内部空間内に、ベース部16aと湾曲部16bを接続するリブ16eを設けている。このリブ16eは、長手方向(軸方向)に沿って中心線上に1本設けている。このようにリブ16eを設けることで、長手方向の剛性向上にも効果があり使用時の経時変化しにくい(反りにくい)ものとなる。
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention. 5A, a
また、リブ16eは、この実施形態のように1本設けるものに限ることはなく、図5(b)に示すように、2本設けても良い。本数が多いほど剛性は増すが、ヒートシンク16における空間の占有率が少なくなり、重量が増す。よって、1本或いは2本程度とするのがよい。
Further, the
さらに、図5(c)に示すように、中空構造のヒートシンク16のベース部16a上に、直接配線パターンを形成し、その配線パターンに導通するようにLED14を装着する。これにより、LED14から発生する熱は、ヒートシンク16に直接伝わるので、放熱効果が更に高まる。
なお、これらの各実施形態は、基本的な構成は、図2から図4に示す実施形態と同様であるので、対応する部材には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
Further, as shown in FIG. 5C, a wiring pattern is directly formed on the
In addition, since these each embodiment is the same as that of embodiment shown in FIGS. 2-4 in the fundamental structure, the same code | symbol is attached | subjected to a corresponding member and the detailed description is abbreviate | omitted.
10 照明装置
11 管体
11a 本体
11b 開口部
12 口金
14 LED
15 実装基板
16 ヒートシンク
16e リブ
17 放熱シート
DESCRIPTION OF
15 Mounting
Claims (6)
前記LEDは、前記ヒートシンクに直接または間接的に接続され、
前記ヒートシンクは、中空構造とした
ことを特徴とするLED式照明装置。 A transparent or translucent cylindrical tubular body, a heat sink attached to an opening provided in a part of the circumferential surface of the tubular body, and a plurality of LEDs mounted in the tubular body,
The LED is connected directly or indirectly to the heat sink;
The LED-type lighting device, wherein the heat sink has a hollow structure.
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