JP2011134616A - Ｌｅｄ光源装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＬＥＤとＬＥＤを制御する制御部とを熱的に分離して互いに熱影響を与えにくくするとともに、ＬＥＤ及び制御部を効率良く冷却できるようにする。
【解決手段】ＬＥＤ基板を収容する第１筐体と、ＬＥＤ制御部を収容する第２筐体と、第１筐体及び第２筐体を実質的に熱分離した状態で連結する連結部材と、第１筐体及び第２筐体の互いに対向する面の一方に設けられた第１放熱構造と、第１筐体及び前記第２筐体の互いに対向する面の他方において第１放熱構造に離間して設けられた第２放熱構造とを具備する。
【選択図】図１
【解決手段】ＬＥＤ基板を収容する第１筐体と、ＬＥＤ制御部を収容する第２筐体と、第１筐体及び第２筐体を実質的に熱分離した状態で連結する連結部材と、第１筐体及び第２筐体の互いに対向する面の一方に設けられた第１放熱構造と、第１筐体及び前記第２筐体の互いに対向する面の他方において第１放熱構造に離間して設けられた第２放熱構造とを具備する。
【選択図】図１
Description
本発明は、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという。）を用いた光源装置に関するものである。
従来、ＬＥＤを用いた光源装置としては、特許文献１に示すように、ＬＥＤが搭載されたＬＥＤ基板を収容する第１筐体（覆部及び基盤）と、駆動回路部を収容する第２筐体（回路収容部）と、第１筐体及び第２筐体を連結する保持柱とを備えるものがある。そして、ＬＥＤから生じる熱を外気に放出するために保持柱には放熱部が設けられ、ＬＥＤから生じる熱を保持柱から放熱部に伝熱するように構成されている。
しかしながら、上記の光源装置では、第１筐体及び第２筐体を連結する保持柱を介在させて放熱部にＬＥＤからの熱を伝えるようにしていることから、ＬＥＤからの熱が放熱部だけでなく、第２筐体に伝わってしまい熱分離が不十分であるという問題がある。また、駆動回路部がＬＥＤよりも高温の場合には、当該駆動回路部からの熱が第１筐体に伝わってしまい熱分離が不十分であるという問題がある。
また、特許文献２に示すように、ＬＥＤ基板を収容する第１筐体（板状部及びカバー部材）と、制御回路を収容する第２筐体（下部筺体）と、第１筐体及び第２筐体をそれらの側周面に亘って連結する第３筐体（筐体）とを備えるものがある。そして、第３筐体の内部にＬＥＤ基板と熱的に接合された放熱部材を設けると共に、当該筐体に開口部を形成している。
しかしながら、第３筐体が、第１筐体及び第２筐体の側周面を全体に亘って連結するものであり、熱分離が不十分であるという問題がある。また、放熱部材がＬＥＤ基板側にのみ設けられており、制御回路を収容する第２筐体の放熱に関しては全く考慮されていない。このようなものでは、制御回路が熱影響を受けてしまい故障等の原因となる。
これら問題は、要は、そもそも熱分離の必要性についての明確な課題が認識されていないことに起因する。
これら問題は、要は、そもそも熱分離の必要性についての明確な課題が認識されていないことに起因する。
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、ＬＥＤとＬＥＤを制御する制御部とを熱的に分離して互いに熱影響を与えにくくするとともに、ＬＥＤ及び制御部を効率良く冷却できるようにすることをその主たる所期課題とするものである。
すなわち本発明に係るＬＥＤ光源装置は、ＬＥＤが搭載されたＬＥＤ基板を収容する第１筐体と、前記ＬＥＤを制御する制御部を収容する第２筐体と、前記第１筐体及び前記第２筐体を実質的に熱分離した状態で連結する連結部材と、前記第１筐体及び前記第２筐体の互いに対向する面の一方に設けられた第１放熱構造と、前記第１筐体及び前記第２筐体の互いに対向する面の他方において前記第１放熱構造に離間して設けられた第２放熱構造とを具備することを特徴とする。
このようなものであれば、ＬＥＤ基板を第１筐体に収容し、制御部を第２筐体に収容すると共に、それら筐体を連結部材によって実質的に熱分離した状態で連結しているので、ＬＥＤからの熱を制御部に伝えにくくするとともに、制御部からの熱をＬＥＤに伝えにくくすることができる。また、第１筐体及び第２筐体の互いに対向する面に、互いに独立して放熱構造を設けているので、例えば、今後ＬＥＤの耐熱対策が進み、その許容温度の方が益々高くなる技術トレンドがあるところ、筐体間の限られた空間内で、フィンの形状や本数、高さ等に係る放熱構造を、ＬＥＤ側と制御部側とのそれぞれの最適温度に合わせたものにでき、結果的に効率の良い照明を実現できる。
第１放熱構造及び第２放熱構造の具体的な実施の態様としては、それら放熱構造が複数の放熱フィンから構成されることが考えられる。これら放熱フィンはそれぞれ、前記対向する面に対して起立するように形成されている。
放熱構造により放熱性能を向上させるためには、前記第１筐体及び前記第２筐体の間にファンが設けられていることが望ましい。
ファンを第１筐体及び第２筐体の間に設けるに際して、部品点数を少なくすることによって第１筐体及び第２筐体の間の構成を簡単化するためには、前記ファンが、前記連結部材により前記第１筐体及び前記第２筐体の間に固定されていることが望ましい。
ファンの具体的な固定態様としては、前記ファンが、その空気取込口は空気排出口の一方が前記第１筐体側を向き、空気取込口又は空気排出口の他方が前記第２筐体側を向くように固定されていることが望ましい。特に、空気取込口が第１筐体又は第２筐体の低温側を向き、空気排出口が高温側を向くように配置することが望ましい。これならば、低温側の筐体に設けられた放熱構造には外部から空気を供給して冷却できると共に、高温側の筐体には、低温側の空気を高温側に供給して冷却できることになり、両者を好適に冷却することができる。
このように構成した本発明によれば、ＬＥＤとＬＥＤを制御する制御部とを熱的に分離して互いに熱影響を与えにくくするとともに、ＬＥＤ及び制御部を効率良く冷却できるようにすることができる。
以下に本発明に係るＬＥＤ光源装置１００の一実施形態について図面を参照して説明する。
＜装置構成＞
本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１００は、概略回転体形状をなす電球型のものであり、図１に示すように、１又は複数のＬＥＤ２１１が搭載されたＬＥＤ基板２１を収容する第１筺体２２と、ＬＥＤ２１１に供給する電圧等を制御する制御部２３を収容する第２筺体２４と、第１筺体２２及び第２筺体２４の間に外部に開放された空間Ｘを形成するように、それら筐体２２、２４を互いに連結する連結部材２５と、を備えている。
本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１００は、概略回転体形状をなす電球型のものであり、図１に示すように、１又は複数のＬＥＤ２１１が搭載されたＬＥＤ基板２１を収容する第１筺体２２と、ＬＥＤ２１１に供給する電圧等を制御する制御部２３を収容する第２筺体２４と、第１筺体２２及び第２筺体２４の間に外部に開放された空間Ｘを形成するように、それら筐体２２、２４を互いに連結する連結部材２５と、を備えている。
第１筺体２２は先端側が概略部分球形状をなすものであり、第１筺体２２の後端壁２２１にはＬＥＤ基板２１が密着して設けられている。また、第１筐体２２の概略部分球形状部分２２２は、ＬＥＤ２１１からの光を拡散させる拡散部材により形成されている。なお、第１筐体２２の形状及び構成は図１に限られず、種々の形状及び構成とすることができる。例えば、第１筐体２２がＬＥＤ及びＬＥＤに対応して設けられた集光レンズを収容し、当該集光レンズから出る光を直接外部に射出する構成としても良い。
第２筺体２４は、一端にソケット部に接続される口金部２４１を有し、内部に当該口金部２４１からの供給される電力をＬＥＤ２１１に制御して供給する制御部２３を収容している。なお、図１において口金部２４１と制御部２３との間の配線は省略している。
連結部材２５は、図１に示すように、第１筺体２２及び第２筐体２４の互いに対向する面、つまり、第１筺体２２の後端面２２ａと第２筺体２４の先端面２４ａとに接続されて、第１筺体２２及び第２筐体２４を連結するものである。
本実施形態の連結部材２５は４つあり、図２に示すように、正方形の頂点に位置するように配置され、第１筺体２２の平面状の後端面２２ａと第２筺体２４の平面状の先端面２４ａが略平行となるように連結する。このように複数の連結部材２５を互いに等間隔に設けることによって、温度分布の偏りを防止している。この連結部材２５によって、第１筺体２２の後端面２２ａと第２筺体２４の先端面２４ａとの間に外部に開放された空間Ｘを形成する。なお、連結部材２５の少なくとも１つの内部には制御部２３とＬＥＤ２１１とを接続する電源ケーブル等が通してある。
しかして、本実施形態のＬＥＤ光源装置１００は、第１筺体２２及び第２筐体２４の互いに対向する面、つまり第１筺体２２の後端面２２ａ及び第２筺体２４の先端面２４ａに互いに独立した放熱構造２６、２７が設けられている。具体的に第１筐体２２の後端面２２ａには、第１放熱構造２６が設けられ、第２筐体２４の先端面２４ａには第２放熱構造２７が設けられている。
第１放熱構造２６は、複数の放熱フィン（以下、第１放熱フィン２６という。）から形成されている。各第１放熱フィン２６は、第１筐体２２の後端面２２ａ上に第２筐体２４に向かって起立して設けられた概略直線細棒状をなすものである。また、略全ての第１放熱フィン２６は同じ長さである。
また、第２放熱構造２７も、前記第１放熱構造２６と同様に、複数の放熱フィン（以下、第２放熱フィン２７という。）から形成されている。各第２放熱フィン２７は、第２筐体２４の先端面２４ａ上に第１筐体２２に向かって起立して設けられた概略直線細棒状をなすものである。また、略全ての第２放熱フィン２７は同じ長さである。これら第１放熱フィン２６及び第２放熱フィン２７は、互いに離間して設けられている。
このように構成した第１放熱フィン２６及び第２放熱フィン２７は、ＬＥＤ２１１と制御部２３の温度バランスに応じて、それらの長さが決定される。例えばＬＥＤ２１１の方が制御部２３よりも高温であれば、第１放熱フィン２６を第２放熱フィン２７よりも長くし、制御部２３の方がＬＥＤ２１１よりも高温であれば、第２放熱フィン２７を第１放熱フィン２６よりも長くする。また、ＬＥＤ２１１及び制御部２３が同程度の動作温度であれば、第１放熱フィン２６及び第２放熱フィン２７の長さを同じにする。
そして、第１放熱フィン２６及び第２放熱フィン２７はいずれも、連結部材２５よりも高い熱伝導性を有する。具体的に本実施形態では、それら放熱フィン２６、２７の熱伝導率を連結部材２５の熱伝導率よりも大きくしている。このとき、放熱フィン２６、２７は、例えば銅又はアルミニウム等の高熱伝導率を有する金属を用いて形成される。一方、連結部材２５は、放熱フィン２６、２７よりも熱伝導率の低い材料、例えばセラミックや樹脂等の断熱部材を用いて形成されている。このような構成により、第１筐体２２及び第２筐体２４が連結部材２５により実質的に熱分離された状態で連結される。
なお、連結部材２５及び放熱フィン２６、２７の熱伝導率により熱伝導性を異ならせることの他、連結部材２５を細くすることによって、放熱フィン２６、２７に伝わる熱伝達量に比べて、連結部材２５に伝わる熱伝達量を十分に小さくすることによっても第１筐体２２及び第２筐体２４を実質的に熱分離させることも考えられる。
また、第１放熱フィン２６及び第２放熱フィン２７は、その少なくとも一部が連結部材２５の外側に位置するように形成されている。本実施形態では、図２に示すように、第１放熱フィン２６及び第２放熱フィン２７は、連結部材２５の径方向外側に位置するように形成されている。これにより、放熱フィン２６、２７に外気が当たる場合に、連結部材２５により遮られることを防止し、放熱フィン２６、２７の熱交換を効率良く行うことができる。
さらに本実施形態のＬＥＤ光源装置１００は、図１に示すように、第１筐体２２及び第２筐体２４の間の空間Ｘ内に、空気の流れを強制的に生じさせるファン２８が設けられている。
このファン２８は、連結部材２５によって第１筐体２２及び第２筐体２４の間に固定されており、その空気取込口２８ａ又は空気排出口２８ｂの一方が第１筐体側（後端面２２ａ）を向き、空気取込口２８ａ又は空気排出口２８ｂの他方が第２筐体側（先端面２４ａ）を向くように固定されている。たとえばＬＥＤ２１１が１２０℃の動作温度であり、制御部２３が７０度の動作温度であれば、空気取込口２８ａが低温側の第２筐体側（先端面２４ａ）を向き、空気排出口２８ｂが高温側の第１筐体側（後端面２２ａ）を向くように配置する（図１参照）。
次に、本実施形態のＬＥＤ光源装置１００の伝熱態様について説明する。
ＬＥＤ２１１により生じる熱はＬＥＤ基板２１を介して第１筺体２２の後端壁２２１に伝わる。なお、ＬＥＤ基板２１は第１筺体２２の後端壁２２１に熱的に接続されている。具体的にはＬＥＤ基板２１の裏面は第１筺体２２の後端壁２２１に面接触して設けられている。そして、第１筺体２２の後端壁２２１に伝わった熱は、第１筺体２２の後端面２２ａに設けられた第１放熱構造（第１放熱フィン２６）に伝達され、外気により冷却される。なお、このとき、連結部材２５の熱伝導率よりも第１放熱フィン２６の熱伝導率が大きいので、第１筺体２２の後端壁２２１に伝わった熱のほぼ全てが、第１放熱フィン２６に伝熱される。このときファン２８により送風されることによって第１放熱フィン２６に伝熱された熱は外部に放出される。
一方、制御部２３により生じる熱は、制御部２３を固定する固定部材等（不図示）を介して第２筺体２４の先端壁２４１に伝わる。そして、第２筺体２４の先端壁２４１に伝わった熱は、第２筺体２４の先端面２４ａに設けられた第２放熱構造（第２放熱フィン）に伝達され、外気により冷却される。なお、このとき、連結部材２５の熱伝導率よりも第１放熱フィンの熱伝導率が大きいので、第２筺体２４の先端壁２４１に伝わった熱のほぼ全てが、第２放熱フィン２７に伝熱される。このときファン２８により送風されることによって第２放熱フィン２７に伝熱された熱は外部に放出される。
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１００によれば、ＬＥＤ基板２１を第１筐体２２に収容し、制御部２３を第２筐体２４に収容すると共に、それら筐体２２、２４を連結部材２５によって実質的に熱分離した状態で連結しているので、ＬＥＤ２１１からの熱を制御部２３に伝えにくくするとともに、制御部２３からの熱をＬＥＤ２１１に伝えにくくすることができる。
このように構成した本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１００によれば、ＬＥＤ基板２１を第１筐体２２に収容し、制御部２３を第２筐体２４に収容すると共に、それら筐体２２、２４を連結部材２５によって実質的に熱分離した状態で連結しているので、ＬＥＤ２１１からの熱を制御部２３に伝えにくくするとともに、制御部２３からの熱をＬＥＤ２１１に伝えにくくすることができる。
また、第１筐体２２及び第２筐体２４の互いに対向する面２２ａ、２４ａに、互いに独立して放熱構造２６、２７を設けているので、ＬＥＤ２１１の動作温度及び制御部２３の動作温度が異なる場合に、それらの動作温度それぞれに合わせた放熱構造２６、２７を設計することができ、ＬＥＤ２１１及び制御部２３を効率良く冷却できるようになる。
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、第１、第２放熱フィンは直線細棒状の他、図３、図４に示すように、板状をなすものであっても良い。この場合、ファン２８により生じる空気の流れを良くし、冷却効率を向上させるためには、図３に示すように、第１及び第２放熱フィン２６、２７を、ファン２８を中心として放射状に配置した平板状のものであっても良いし、図４に示すように、第１及び第２放熱フィン２６、２７をファン２８を中心として放射状に配置した湾曲状をなすものであっても良い。その他、平板状の放熱フィンを互いに平行となるように配置しても良い。
また、前記実施形態では、ＬＥＤ光源装置がファンを有するものであったが、図５に示すように、ファンを有さず第１、第２放熱フィン２６、２７のみを有する構成としても良い。
さらに、ファンの配置態様は前記実施形態に限られず、例えば空気取込口及び空気排出口を第１筐体の後端面及び第２筐体の先端面に沿った方向を向くように配置しても良い。
その上、前記実施形態の第１筐体２２及び第２筐体２４の対向する面（後端面２２ａ及び先端面２４ａ）は平面状をなすものであったが、図６に示すように、少なくとも一方の面（図６においては先端面２４ａ）が凹状面又は凸状面をなすものであっても良い。
加えて、前記実施形態では、略全ての第１放熱フィンの先端により形成される第１仮想平面と、略全ての第２放熱フィンの先端により形成される第２仮想平面とが離間するように構成されているが、図７に示すように、第１放熱フィン及び第２放熱フィンが互い違いにジグザグ状に設けられても良い。
また、前記実施形態では、連結部材が概略円柱状をなすものであったが、これに限定されず、角柱状であっても良いし、帯状をなすものであっても良い。
さらに、ＬＥＤと制御部の許容温度が大きく異なり、一方が放熱をそれほど必要としない場合は、その放熱を必要としない放熱構造を平板状にすることもできる。また、電球型のみならず、ダイクロハロゲン置き換えのスポットライトタイプのものでも構わない。
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
１００・・・ＬＥＤ光源装置
２１１・・・ＬＥＤ
２１ ・・・ＬＥＤ基板
２２ ・・・第１筐体
２３ ・・・制御部
２４ ・・・第２筐体
２５ ・・・連結部材
２６ ・・・第１放熱構造
２７ ・・・第２放熱構造
２１１・・・ＬＥＤ
２１ ・・・ＬＥＤ基板
２２ ・・・第１筐体
２３ ・・・制御部
２４ ・・・第２筐体
２５ ・・・連結部材
２６ ・・・第１放熱構造
２７ ・・・第２放熱構造
Claims (6)
- ＬＥＤが搭載されたＬＥＤ基板を収容する第１筐体と、
前記ＬＥＤを制御する制御部を収容する第２筐体と、
前記第１筐体及び前記第２筐体を実質的に熱分離した状態で連結する連結部材と、
前記第１筐体及び前記第２筐体の互いに対向する面の一方に設けられた第１放熱構造と、
前記第１筐体及び前記第２筐体の互いに対向する面の他方において前記第１放熱構造に離間して設けられた第２放熱構造とを具備するＬＥＤ光源装置。 - 前記第１放熱構造及び前記第２放熱構造が、複数の放熱フィンから構成される請求項１記載のＬＥＤ光源装置。
- 前記第１筐体及び前記第２筐体の間にファンが設けられている請求項１又は２記載のＬＥＤ光源装置。
- 前記ファンが、前記連結部材により前記第１筐体及び前記第２筐体の間に固定されている請求項３記載のＬＥＤ光源装置。
- 前記ファンが、その空気取込口又は空気排出口の一方が前記第１筐体側を向き、空気取込口又は空気排出口の他方が前記第２筐体側を向くように固定されている請求項３又は４記載のＬＥＤ光源装置。
- 前記ＬＥＤ光源装置が、電球型のものである請求項１、２、３、４又は５記載のＬＥＤ光源装置。
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