JP2011119031A - 照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】 低コストでありながら、効率よく放熱ができ、しかも、人が直接触れても火傷などしない照明器具を提供することである。
【解決手段】 熱伝導率が高い基板２とこの基板２に実装した１または複数のＬＥＤ１とでＬＥＤユニットを構成する。そして、このＬＥＤユニットの基板２の少なくとも一方の面であって、かつ、その基板２に設けた発光部１ａを除いた面に、熱伝導率が低くかつ熱放射率が高い樹脂製熱放射板３を密着させる構成にしている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、光源としてＬＥＤを利用した照明器具に関する。

従来から、他の光源に比べて消費電力が少ない省エネルギー照明として、ＬＥＤユニットを用いることが知られている。
また、ＬＥＤユニットは、白熱電球や蛍光灯などの他の光源に比べて、小さいためにデザイン性に優れた薄型照明器具としての期待も高い。
しかし、上記ＬＥＤユニットが発光するときには高い熱を発生するが、このように高い熱を発生すると、電気エネルギーの光への変換効率が悪くなり、ＬＥＤの最大の利点である低消費電力という特徴が活かせないうえ、ＬＥＤの寿命も短くなってしまう。

このような問題を解決するものとして、特許文献１に記載した照明器具が従来から知られている。この従来の照明器具は、一対のアルミ製のケースにＬＥＤ実装基板を直接組み込むようにしている。これは、熱伝導率の高いアルミの特性を生かして、放熱性をよくするようにしたものである。また、上記ケースやＬＥＤ実装基板に通気孔や切り欠きを形成して、これら通気孔及び切り欠きを介して放熱効果をさらに高める工夫がされている。
特開２００６−１７９４４３号公報

上記のようにした従来の照明器具では、アルミの放熱効果に限界があるので、照明器具として効果的な放熱ができないという問題があった。
また、高温になったアルミに手などをじかに触れると、ケースを構成するアルミは熱伝導率が高いので、手が触れて手の熱が奪われた部分に、どんどん高熱が供給され続けることになる。そのために、使用者がそれをじかに触ったときに、熱伝導率が低いものに触れたときよりも、より熱く感じる。その熱さのために、使用者が不快感を覚えたりするという問題があった。

なお、特許文献１には、上記ケースを樹脂で構成してもよいということが開示されている。確かに、上記ケースを樹脂で構成すれば、アルミダイキャストのケースのように、じかに手で触れてもそれほど熱く感じることはない。
しかし、樹脂は、熱放射性はよいが熱伝導性が悪いので、ＬＥＤが発光するときの熱が、ケース全表面に伝わり難くなり、その分、放熱性も悪くなるという問題が発生する。

この発明の目的は、低コストでありながら、効率よく放熱ができ、しかも、人が直接触れても火傷などしない照明器具を提供することである。

第１の発明は、熱伝導率が高い基板とこの基板に実装した１または複数のＬＥＤとでＬＥＤユニットを構成し、このＬＥＤユニットの基板の少なくとも一方の面であって、かつ、その基板に設けた発光部を除いた面に、熱伝導率が低くかつ熱放射率が高い樹脂製熱放射板を密着させた点に特徴を有する。
なお、基板に設けた発光部を除いた面とは、発光部さえ露出していれば、ＬＥＤの一部を樹脂製熱放射板で覆ってもよいことを意味するものである。

第２の発明は、熱伝導率が高い素材からなる熱伝導板に発光部を備えたＬＥＤユニットを設けるとともに、上記熱伝導板の一方の面であって、かつ、ＬＥＤユニットの発光部を除いた面に熱伝導率が低くかつ熱放射率が高い樹脂製熱放射板を密着させた点に特徴を有する。
なお、ＬＥＤユニットの発光部を除いた面とは、発光部さえ露出していれば、ＬＥＤユニットの一部を樹脂製熱放射板で覆ってもよいことを意味するものである。

第１の発明によれば、熱伝導率が高い基板とこの基板に実装した１または複数のＬＥＤとでＬＥＤユニットを構成し、このＬＥＤユニットの基板の少なくとも一方の面であって、かつ、その基板に設けた発光部を除いた面に、熱伝導率が低くかつ熱放射率が高い樹脂製熱放射板を密着させたので、ＬＥＤを発光させる際に発生する熱を、樹脂製熱放射板を介して放出させることができる。

第２の発明によれば、熱伝導率が高い素材からなる熱伝導板に発光部を備えたＬＥＤユニットを設けるとともに、上記熱伝導板の一方の面に熱伝導率が低くかつ熱放射率が高い樹脂製熱放射板を密着させたので、ＬＥＤを発光させる際に発生する熱を、上記熱伝導板で素早く拡散させるとともに、その拡散させた熱を、上記熱放射板を介して放出させることができる。

さらに、第１，２の発明によれば、熱放射板は熱放射率が高い樹脂で構成されているので、その分、十分な放熱効果を達成することができる。このように放熱効果が高いので、その分、ＬＥＤの耐久性を上げることができる。
しかも、上記のように基板あるいは熱伝導板に熱伝導率の低い樹脂製の熱放射板を密着させたので、人が直接触れたとしても、熱さによる不快感を覚えることがなくなる。

さらに、基板や熱伝導板及び熱放射板は板状の部材からなるので、全体的な厚さを厚くしたり薄くしたりできる。このように全体の厚さを自由に決められるので、そのデザインの自由度も高まる。したがって、この照明器具を電気スタンドに応用したときには、従来にないまったく新しい、超薄型の斬新なデザインを実現できる。

一方、当該照明器具を薄くすれば、軽量化も可能になる。軽量化したこの発明の照明器具を電気スタンドに応用した場合には、ベース部分を小さくしても、その安定性を保つことができる。このように軽量化が可能でしかもベース部分を小さくできるので、梱包効率や輸送効率が高くなる。
さらに、当該照明器具を上からつるす構造にしたときには、軽量化が安全性につながることになる。

第１実施形態の断面図である。 第２実施形態の断面図である。 第３実施形態の断面図である。 第４実施形態の断面図である。 第５実施形態の断面図である。

図１は、この発明の第１実施形態を示す照明器具の断面図である。
この第１実施形態では、発光部１ａを備えたＬＥＤ１を基板２に実装しているが、この基板２は熱伝導率が高い素材から構成されている。なお、この基板２には、ＬＥＤ以外の電子部品である電源回路、電流調整回路、その他制御回路を構成する部品等を実装してもよいことは当然である。
上記のようにした基板２の一方の面、すなわちＬＥＤ１を実装した面とは反対側の全面に、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）製の熱放射板３を密着させている。

上記樹脂製熱放射板３を構成する上記ＡＢＳ樹脂は、熱伝導率が０．１〜０．１８［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、熱放射率が０．６〜０．９であり、その特性は熱伝導率が低く熱放射性が高いといえる。例えばアルミの場合には、熱伝導率が２３０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］ときわめて高いが、熱放射率は０．０５なので、上記ＡＢＳ樹脂はアルミと比べて、熱伝導率が低いが、熱放射率はアルミ以上の特性を備えている。

つまり、この第１実施形態では、ＡＢＳ樹脂の上記特性、すなわち熱伝導率がきわめて低いが熱放射性が高いという特性に着目したもので、ＬＥＤ１の発光の際に発生する高熱は基板２を介してすばやく拡散し、その熱が樹脂製熱放射板３の全面に効率よく伝達されるとともに、その熱は、熱放射率が高い熱放射板３から効率的に放熱されることになる。

上記のように放熱効率が高まれば、ＬＥＤ１を低温に保つことができ、ＬＥＤ１の光交換効率を高く保つことができるとともに、ＬＥＤ１の寿命も長くすることができる。
また、ＡＢＳ樹脂は、上記のように熱伝導率がきわめて低いので、樹脂製熱放射板３で覆われた表面に手などが触れても火傷などしないことはもちろん、不快な熱さを感じさせることもない。

したがって、第１実施形態の照明器具は、人が触れる可能性がある所にも、安心して設けることができるし、火傷の危険性や不快感を与える憂いがないので、ＬＥＤ１から発生する高熱に配慮することなく、ＬＥＤ１への供給電流を多くして照明の明るさを増すこともできる。

図２に示した第２実施形態は、基板２に発光部１ａを備えたＬＥＤ１を実装するとともに、ＬＥＤ１を実装した面とは反対側の基板２の全面にＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）製の熱放射板３を密着させているが、この点は第１実施形態と同じである。ただし、この第２実施形態では、ＬＥＤ１を実装した基板２の他方の面であって、そのＬＥＤ１の発光部１ａを除いた面にも上記ＡＢＳ樹脂製の熱放射板４を密着させたものである。また、上記基板２には、ＬＥＤ以外の電子部品である電源回路、電流調整回路、その他制御回路を構成する部品等を実装してもよいことは当然である。

なお、上記のように発光部１ａを除いた面とは、発光部１ａさえ露出していれば、ＬＥＤ１の一部を樹脂製熱放射板４で覆ってもよいことを意味するものである。
このように第２実施形態においては、基板２の両面を樹脂製熱放射板３，４で覆っているので、その分、放熱性がよくなるとともに、人がどの方向から触れても火傷などの危険がない。
その他の特性は、第１実施形態と同様である。

図３に示した第３実施形態は、熱伝導率の高い素材からなる基板２の両面にＬＥＤ１を設けるとともに、これら基板２の両面であって、上記ＬＥＤ１の発光部１ａを除いた全表面を第１実施形態と同じＡＢＳ樹脂からなる熱放射板３，４で覆ったものである。また、上記基板２には、ＬＥＤ以外の電子部品である電源回路、電流調整回路、その他制御回路を構成する部品等を実装してもよいことは当然である。
なお、この第３実施形態においても、発光部１ａを除いた面とは、発光部１ａさえ露出していれば、ＬＥＤ１の一部を樹脂製熱放射板３，４で覆ってもよいことを意味するものである。

上記のようにした第３実施形態では、基板２の両面であって、かつ、ＬＥＤ１の発光部１ａを除いた面を覆っているので、第２実施形態と同様に、放熱性がよくなるとともに、人がどの方向から触れても火傷などの危険がない。
また、この第３実施形態においては、基板２の両面にＬＥＤ１を実装しているので、ＬＥＤ１から発生する熱はその分多くなるが、樹脂製熱放射板３，４も基板２の両面に密着させているので、十分な放熱効果を発揮させることができる。
その他の特性は、第１，２実施形態と同様である。

図４に示した第４実施形態は、基板に発光部５ａを備えたＬＥＤユニット５をアルミ製の熱伝導板６に装着し、この熱伝導板６の一方の面、すなわちＬＥＤユニット５を装着した面とは反対面に、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）製の熱放射板７を密着させた構成にしている。

また、上記熱伝導板６を構成するアルミは、伝導率が２３０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］の、高伝導性金属であり、熱放射率は０．０５である。これに対し、熱放射板７を構成する上記ＡＢＳ樹脂は、熱伝導率が０．１〜０．１８［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、熱放射率が０．６〜０．９であり、特に、アルミと比べると、熱伝導率が低く、熱放射率が非常に高い。

このように熱伝導率の高い熱伝導板６の一方の面に、熱伝導率が低く、熱放射率が高い樹脂製熱放射板７を密着させることによって、ＬＥＤユニット５を発光させたときに出る高い熱は、上記熱伝導板６ですばやく拡散されるとともに、この拡散された熱が樹脂製熱放射板７から効率よく放熱されることになる。

言い換えると、熱伝導板６の一方の面を樹脂製熱放射板７で覆ったので、熱伝導板６にすばやく拡散した熱が樹脂製熱放射板７の全面に効率よく伝達されるとともに、高い熱放射率を持った樹脂製熱放射板７によって効率的な放熱ができることになる。
その結果、熱伝導率の高い熱伝導板６と熱放射率の高い熱放射板７とが相まって、全体の放熱性を向上させ、ＬＥＤユニット５を低温に保つことができる。

また、樹脂製熱放射板７は熱伝導率が低いので、第１〜３実施形態と同様に樹脂製熱放射板７で覆われた表面に手などが触れても火傷などしないことはもちろん、不快な熱さを感じることもない。
したがって、ＬＥＤ１から発生する高熱に配慮することなく、ＬＥＤ１への供給電流を多くして照明の明るさを増すこともできる。

図５に示した第５実施形態は、ＬＥＤユニット５を装着した側の熱伝導板６の表面に樹脂製熱放射板７を密着させたものである。すなわち、熱伝導板６の一方の面にＬＥＤユニット５を装着するとともに、ＬＥＤユニット５を除いた熱伝導板６の露出面に上記樹脂製熱放射板７を密着させたもので、その作用効果は上記第４実施形態と同様である。

なお、上記各実施形態において、ＬＥＤ１あるいはＬＥＤユニット５を備えた面に、所定の空間を保ってカバーを設けてもよいものである。このように空間を保ってカバーを設けることによって、人がＬＥＤ１あるいはＬＥＤユニット５に直接触れることを防止できる。また、たとえカバーに触れたとしても、上記のように空間を維持しておけば、それが断熱効果を発揮するので、火傷等を防ぐことができる。
ただし、上記カバーと反対側には、樹脂製熱放射板３を設けているので、放熱効果に影響を及ぼすことはない。

ＬＥＤを用いた電気スタンドに最適である。

１ ＬＥＤ
１ａ 発光部
２ 基板
３ 樹脂製熱放射板
４ 樹脂製熱放射板
５ ＬＥＤユニット
５ａ 発光部
６ 熱伝導板
７ 樹脂製熱放射板

Claims (2)

1. 熱伝導率が高い基板とこの基板に実装した１または複数のＬＥＤとでＬＥＤユニットを構成し、このＬＥＤユニットの基板の少なくとも一方の面であって、かつ、その基板に設けた発光部を除いた面に、熱伝導率が低くかつ熱放射率が高い樹脂製熱放射板を密着させた照明器具。
2. 熱伝導率が高い素材からなる熱伝導板に発光部を備えたＬＥＤユニットを設けるとともに、上記熱伝導板の一方の面であって、かつ、ＬＥＤユニットの発光部を除いた面に熱伝導率が低くかつ熱放射率が高い樹脂製熱放射板を密着させた照明器具。

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