JP2011228130A - Led bulb - Google Patents
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Description
本発明は、半導体発光素子として複数のLED(Light Emitting Diode)素子を用いたLED電球に関する。 The present invention relates to an LED bulb using a plurality of LED (Light Emitting Diode) elements as semiconductor light emitting elements.
近年、半導体発光素子であるLED素子の低消費電力(白熱電球の1/10)、長寿命(白熱電球の40倍)の利点が時代の要請に応えられ、白熱電球に代わってLED素子を光源として用いたLED電球の市場が急速に立ち上がっている。 In recent years, the advantages of low power consumption (1/10 of incandescent light bulbs) and long life (40 times that of incandescent light bulbs) of LED elements, which are semiconductor light emitting elements, have been met by the demands of the times. The market for LED bulbs used in the market is rapidly rising.
この種の光源にLED素子を用いたLED電球としては、例えば下記特許文献1に開示されるものが知られている。図5に示すように、特許文献1に開示されるLED電球51は、ヒートシンク52と、ヒートシンク52に装着された基板53と、基板53におけるヒートシンク52と反対側主面に実装されたLED素子54と、ヒートシンク52に装着され且つLED素子54を含めて基板53を覆うガラス製のバルブ55とを備えている。また、バルブ55の内面には、バルブ55の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する透光性材料によって形成され透光性層56の一部56aが、透光性層56の熱伝導率と同等以上の熱伝導率を有する伝熱材料によって構成された伝熱部57を介してヒートシンク52に接続されている。
As an LED bulb using an LED element as this type of light source, for example, one disclosed in Patent Document 1 below is known. As shown in FIG. 5, the
ところが、この種のLED電球では、白熱電球等と同等の発光光束を確保しようとすると、LED素子への投入電力が大きくなり、これに伴って点灯時のLED素子の温度が上昇することになる。そして、LED素子の温度が高くなると、LED素子の発光効率が低下して動作しなくなる恐れがあるため、LED素子の熱を放熱させる必要があった。そこで、従来のLED電球では、LED素子が実装された基板をヒートシンク上に装着し、LED素子の熱を基板を介してヒートシンクに逃がしていた。 However, in this type of LED bulb, when trying to secure a luminous flux equivalent to that of an incandescent bulb or the like, the input power to the LED element increases, and accordingly, the temperature of the LED element during lighting increases. . And when the temperature of the LED element becomes high, the luminous efficiency of the LED element may decrease and the LED element may not operate, and thus it is necessary to dissipate the heat of the LED element. Therefore, in a conventional LED bulb, a substrate on which an LED element is mounted is mounted on a heat sink, and heat from the LED element is released to the heat sink through the substrate.
この種のLED電球では、LED素子が実装される基板の直下に位置するヒートシンクに収容部を形成し、無線リモコンを用いた双方向の無線通信によりLED素子を駆動制御するための通信用ドライバモジュールおよび電源回路モジュールを収容部に収容し、1つの無線リモコンで複数のLED電球のオン・オフ制御やLED電球の光の調整(調光・調色)が行える構成が望まれていた。 In this type of LED bulb, a communication driver module for controlling the driving of the LED element by bidirectional wireless communication using a wireless remote controller by forming a housing portion in a heat sink located directly below the substrate on which the LED element is mounted In addition, there has been a demand for a configuration in which the power supply circuit module is housed in the housing portion and ON / OFF control of a plurality of LED bulbs and light adjustment (dimming / coloring) of the LED bulbs can be performed with one wireless remote controller.
しかしながら、LED電球のヒートシンクの収容部に通信用ドライバモジュールおよび電源回路モジュールを収容した場合、これらの回路(特に、通信用ドライバモジュールのICチップ)から熱が発生するため、LED素子の熱のみでなく、回路から発する熱も放熱する必要があった。 However, when the communication driver module and the power supply circuit module are housed in the housing portion of the heat sink of the LED bulb, heat is generated from these circuits (particularly, the IC chip of the communication driver module). In addition, it was necessary to dissipate heat generated from the circuit.
また、ヒートシンクの収容部に通信用ドライバモジュールおよび電源回路モジュールを収容した構成では、アンテナが接続される通信用ドライバモジュールがアルミ等の金属からなるヒートシンクと基板とで覆われてしまい、そのままの構成では無線リモコンとの間で双方向に良好な無線通信を行うのが困難であった。 In the configuration in which the communication driver module and the power supply circuit module are accommodated in the heat sink accommodating portion, the communication driver module to which the antenna is connected is covered with the heat sink and the substrate made of metal such as aluminum, and the configuration as it is. However, it was difficult to perform good wireless communication in both directions with the wireless remote controller.
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、効率的な放熱が行え、また良好な無線通信が行えるLED電球を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an LED bulb that can efficiently dissipate heat and perform good wireless communication.
上記目的を達成するため、本発明に係る請求項1に記載されたLED電球は、複数のLED素子が基板上に実装されて放熱板に取り付けられたLEDモジュールと、
無線リモコンにより双方向に無線通信するための通信用ドライバモジュールを含む回路モジュールと、
前記LEDモジュールと前記回路モジュールが取り付けられ、前記複数のLED素子の熱を前記放熱板を介して放熱するためのヒートシンクと、
前記複数のLED素子を覆うように前記ヒートシンクに取り付けられるグローブとを備えたLED電球であって、
前記回路モジュールの基板の一部が前記ヒートシンクと接触して熱的に結合されることを特徴とする。
To achieve the above object, the LED bulb according to claim 1 according to the present invention includes an LED module in which a plurality of LED elements are mounted on a substrate and attached to a heat sink,
A circuit module including a communication driver module for two-way wireless communication with a wireless remote controller;
The LED module and the circuit module are attached, and a heat sink for dissipating heat of the plurality of LED elements through the heat dissipation plate,
An LED bulb including a globe attached to the heat sink so as to cover the plurality of LED elements,
A part of the substrate of the circuit module is thermally coupled in contact with the heat sink.
本発明に係る請求項2に記載されたLED電球は、請求項1のLED電球において、
LED電球の外形を保った状態で、前記通信用ドライバモジュールのアンテナ線が前記LED素子の発光の妨げにならいない位置まで導出されることを特徴とする。
The LED bulb described in
The antenna line of the communication driver module is led out to a position that does not hinder the light emission of the LED element while maintaining the outer shape of the LED bulb.
本発明によれば、LEDモジュールの放熱板だけでなく、回路モジュールの基板の一部もヒートシンクと接触して熱的に結合されるので、LED素子の熱のみならず回路が発する熱も同時に放熱することができ、効率的な放熱を行うことができる。 According to the present invention, not only the heat sink of the LED module but also a part of the circuit module substrate is thermally coupled in contact with the heat sink, so that not only the heat of the LED element but also the heat generated by the circuit is simultaneously released. And efficient heat dissipation can be performed.
また、LED電球の外形を保った状態で、通信用ドライバモジュールのアンテナ線がLED素子の発光の妨げにならいない位置まで導出されるので、十分な放熱を行いつつ外部の無線リモコンとの間で双方向に良好な無線通信を行うことができる。 In addition, while maintaining the outer shape of the LED bulb, the antenna line of the communication driver module is led out to a position that does not interfere with the light emission of the LED element, so that sufficient heat dissipation can be performed with an external wireless remote controller. Good wireless communication can be performed in both directions.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら具体的に説明する。図1は本発明に係るLED電球の外観を示す側面図、図2は同LED電球のグローブを外した状態の平面図、図3は同LED電球の側断面図、図4(a)は同LED電球の通信用ドライバモジュールの回路基板の概略を示す平面図、図4(b)は同LED電球の電源回路モジュールの回路基板の概略を示す平面図である。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be specifically described with reference to the drawings. 1 is a side view showing the appearance of an LED bulb according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of the LED bulb with the globe removed, FIG. 3 is a side sectional view of the LED bulb, and FIG. FIG. 4B is a plan view showing an outline of the circuit board of the power supply circuit module of the LED bulb. FIG.
本発明に係るLED電球は、外部の1つの無線リモコンで複数のLED電球のオン・オフ制御やLED電球の光の調整(調光・調色)が行え、例えばホテル、レストラン、映画館、イベント会場等の照明システムに採用される。 The LED bulb according to the present invention can perform on / off control of a plurality of LED bulbs and adjustment (dimming and toning) of light of the LED bulbs with one external wireless remote controller, for example, hotels, restaurants, movie theaters, events Used in lighting systems at venues.
本例のLED電球1は、効率的な放熱や良好な無線通信を実現するべく、図1〜図4に示すように、LEDモジュール2、ヒートシンク3、通信用ドライバモジュール4、電源回路モジュール5、口金モジュール6、接続部材7、結合部材8、グローブ9を備えて概略構成される。
As shown in FIGS. 1 to 4, the LED bulb 1 of this example includes an
LEDモジュール2は、所望の出射光を得るためのモジュールであり、図2に示すように、素子基板11、LED素子12、放熱板13を備えて構成される。
The
素子基板11は、例えばアルミ基板や白色アルミナ基板等からなる略矩形状をなしている。素子基板11の一方の面である表面11aには、所定高さを有する矩形状の区画部14が形成される。区画部14は、例えば白色シリコーンゴム等のダム材からなり、図2に示すような矩形平面状の発光面15の領域を画定するとともに、光を効率的に反射するリフレクタとしても機能する。区画部14内には、区画部14と略同一高さまで蛍光体樹脂16が充填される。蛍光体樹脂16は、例えばシリケート系の黄色蛍光体と透明シリコーンゴムとからなる。
The
尚、蛍光体樹脂16が充填される区画部14の表面(発光面15)は、平坦面に限るものではない。例えば蛍光体入来16が充填される区画部14の表面(発光面15)を凸状面や凹状面に形成すれば、出射光を拡散させたり絞り込むことができる。また、図示はしないが、素子基板11の表面11aには、複数色のLED素子12の配置に合せて所定パターン形状の配線パターンが形成される。
In addition, the surface (light emitting surface 15) of the
LED素子12は、区画部14内の素子基板11の表面11aに形成された配線パターン(不図示)上に実装される複数色の半導体発光素子からなる。素子基板11に実装される複数色のLED素子12は、例えば赤、青の2色の素子を1ユニットとして構成することができる。これら2色の素子からなるLED素子12は、複数ユニットのLED素子12が各色ごとに回路的に分離するように、ワイヤボンディングや厚膜抵抗器による立体配線を用いて区画部14の内側から外側に一箇所にまとめて導出された配線パターンを介してコネクタ17の端子部に接続される。コネクタ17は、口金モジュール6から電源回路モジュール5を介しての電源供給により駆動される通信用ドライバモジュール4に配線接続される。そして、外部の無線リモコンと通信用ドライバモジュール4のアンテナ線4bとの間での双方向の無線通信に基づくLED素子12の駆動制御により、赤、青の単色光、電球色、昼白色などの光を得ることができる。
The
尚、素子基板11の表面11aに実装される複数色のLED素子12としては、赤、青の2色に限定されるものではなく、例えば赤、緑、青、アンバーの4色の素子を1ユニットとして用い、各ユニットのLED素子12が各色ごとに回路的に分離するように、コネクタ17の端子部に配線接続しても良い。そして、外部の無線リモコンと通信用ドライバモジュール4のアンテナ線4bとの間での双方向の無線通信に基づいてLED素子12を駆動制御すれば、赤、緑、青、アンバーの単色光、これらを組み合わせた中間色、電球色、昼白色など、あらゆる色素の光を発光させて混色性、配光性が良好な光を得ることができる。
The
放熱板13は、LED素子12が発する熱を放熱するもので、例えばアルミ板からなり、図3に示すように、素子基板11が表面にネジ止め固定(図2の例では4箇所)して実装される。また、図2および図3に示すように、放熱板13には、通信用ドライバモジュール4からのアンテナ線4bを放熱板13上に導出するための開口穴13aが形成される。さらに、放熱板13の外周部分は、L字状の係止片13bを形成している。
The
ヒートシンク3は、例えば材料としてアルミを用いたアルミダイカストで形成され、互いに平行な端面3a,3bを有する裁頭円錐状をなしている。図3に示すように、ヒートシンク3の内周面には、通信用ドライバモジュール4の回路基板4aと電源回路モジュール5の回路基板5aを載置しネジ止めして取り付けるための取付部3cが一体形成される。ヒートシンク3は、大径部側の端面3aの外周部分が放熱板13の係止片13bの厚さに合せた段付き部3dを形成しており、この段付き部3dに係止片13bを係止した状態でLEDモジュール2が配置され、LEDモジュール2が放熱板13を介してヒートシンク3に熱的に結合される。また、ヒートシンク3における放熱板13の下方の空間部分は、通信用ドライバモジュール4と電源回路モジュール5を収容するための収容部3eを形成している。
The
尚、本例では、材料としてアルミを用い、アルミダイカストでヒートシンク3を形成した場合を図示して説明しているが、これに限定されるものではない。例えばアルミの絞り加工でヒートシンク3を形成することもできる。この場合、図示はしないが、後述する通信用ドライバモジュール4の回路基板4aと電源回路モジュール5の回路基板5aは、例えば銅片などの熱伝導性の良好な部材を介してヒートシンク3の内面にネジ止め固定される。
In this example, the case where aluminum is used as the material and the
また、ヒートシンク3の材料もアルミに限定されるものではない。例えばアルミナ等の絶縁材料からなるセラミックスでヒートシンク3を形成することもできる。この場合、ヒートシンク3自身が絶縁材料で構成されるので、電源回路モジュール5を絶縁材料からなる保護部材で別途覆う必要がなく、構成部品を削減して構成の簡略化が図れる。
Further, the material of the
通信用ドライバモジュール4は、Z−Wave無線通信規格に対応しており、円形の回路基板4aにCPUを含むICチップが実装される。回路基板4aは、熱伝導性の良好な材料を多く含む基板、例えばCu箔層の多い4層ガラスエポキシ基板で構成される。回路基板4aは、放熱板13の直下に位置した状態で、ヒートシンク3の取付部3cにネジ止め固定して収容部3eに収容される。これにより、通信用ドライバモジュール4は、回路基板4aの一部がヒートシンク3と熱的に結合され、回路基板4aの回路が発する熱が回路基板4aからヒートシンク3に伝わる。そして、ヒートシンク3の温度が上昇すると、ヒートシンク3と外気との接触による自然空冷によりヒートシンク3の表面から熱輻射として放熱される。
The communication driver module 4 corresponds to the Z-Wave wireless communication standard, and an IC chip including a CPU is mounted on a
また、通信用ドライバモジュール4には、Z−Wave無線通信規格に対応した外部の無線リモコンとの間で双方向に無線通信するべく、使用する周波数に応じた長さのアンテナ線4bが接続される。アンテナ線4bは、例えば同軸ケーブルからなり、通信用ドライバモジュール4の回路基板4aから放熱板13の開口穴13aを通して放熱板13上に導出され、結合部材8の取付溝8b内に取り付けられる。通信用ドライバモジュール4は、口金モジュール6から電源回路モジュール5を介して供給される電源により駆動し、アンテナ線4bを介して無線リモコンとの間で双方向に無線通信し、複数のLED電球1を同時または個別にオン・オフ制御したり、LED素子11を各色ごとに独立して駆動制御し、光の調整(調光・調色)を行っている。
The communication driver module 4 is connected to an
電源回路モジュール5は、円形の回路基板5aに直流交流変換器を含む電源回路が実装され、通信用ドライバモジュール4と口金モジュール6にそれぞれ配線接続される。回路基板5aは、熱伝導性の良好な材料を多く含む基板、例えばCu箔層の多い4層ガラスエポキシ基板で構成される。電源回路モジュール5は、口金モジュール6から供給される電力により、LED素子12の駆動に必要な電源や外部の無線リモコンとの双方向無線通信に必要な電源を通信用ドライバモジュール4に供給している。
In the power
また、電源回路モジュール5の回路基板5aは、通信用ドライバモジュール4の直下に位置した状態で、ヒートシンク3の取付部3cにネジ止め固定して収容部3eに収容される。これにより、電源回路モジュール5は、回路基板5aの一部がヒートシンク3と熱的に結合され、回路基板5aの回路が発する熱が回路基板5aからヒートシンク3に伝わる。そして、ヒートシンク3の温度が上昇すると、ヒートシンク3と外気との接触による自然空冷によりヒートシンク3の表面から熱輻射として放熱される。尚、電源回路モジュール5は、絶縁材料からなる不図示の保護部材によって保護される。また、本例では、上述した通信用ドライバモジュール4と電源回路モジュール5とをまとめて回路モジュールと称している。
Further, the
口金モジュール6は、例えばE形(エジソンタイプ)のE26が用いられ、電源回路モジュール5に配線接続される。
The
接続部材7は、例えばポリカーボネート(PC)等の絶縁材料により所定の厚みを有してリング状に形成される。接続部材7は、一端面7aにヒートシンク3が接続され、他端面7bに口金モジュール6が接続される。これにより、ヒートシンク3と口金モジュール6との間が接続部材7を介して接続される。
The
結合部材8は、例えばポリカーボネート(PC)等の絶縁材料によりリング状に形成される。結合部材8は、ヒートシンク3の大径部側の段付き部3bに放熱板13の係止片13bを係止して放熱板13をヒートシンク3との間に挟み込んだ状態で、ヒートシンク3の内周面に設けられる不図示の取付部にネジ止めすることにより放熱板13に固定して取り付けられる。また、結合部材8の表面側の周面には、グローブ9の周端部を嵌め込んでグローブ9を装着するための嵌合溝8aが全周にわたって形成される。さらに、嵌合溝8aの内周側には、通信用ドライバモジュール4から放熱板13の開口穴13aを通して導出されたアンテナ線4bを取り付けるための取付溝8bが全周にわたって形成される。
The
グローブ9は、例えばポリカーボネート(PC)等の絶縁材料からなり、内面に拡散材が塗布されて半球状に形成される。グローブ9は、結合部材8の嵌合溝8aに嵌合して取り付けられる。
The globe 9 is made of an insulating material such as polycarbonate (PC), for example, and is formed in a hemispherical shape by applying a diffusion material on the inner surface. The globe 9 is fitted and attached to the
このように、本例のLED電球1によれば、LEDモジュール2の放熱板13の一部がヒートシンク3と接触して熱的に結合されるとともに、回路モジュールである通信用ドライバモジュール4および電源回路モジュール5の回路基板4a,5aの一部もヒートシンク3と接触して熱的に結合される構成なので、LED素子12の熱のみならず通信用ドライバモジュール4や電源回路モジュール5の回路が発する熱も同時に放熱することができ、効率的な放熱を行うことができる。
Thus, according to the LED light bulb 1 of this example, a part of the
また、LED電球1の外形を保った状態で、通信用ドライバモジュール4のアンテナ線4bがLED素子12の発光の妨げにならいない位置まで導出される構成なので、十分な放熱を行いつつ外部の無線リモコンとの間で双方向に良好な無線通信を行うことができる。
In addition, since the
さらに、通信用ドライバモジュール4の回路基板4aと電源回路モジュール5の回路基板5aを円形に形成し、これら回路基板4a,5aをヒートシンク3内の収容部3eに上下に配置して取り付けた構成なので、ヒートシンク3の空間部分を効率的に利用でき、回路部品を実装する面積を十分に確保することができる。
Further, the
ところで、図示の例では、結合部材8の取付溝8b内にアンテナ線4bを取り付けた構成について説明したが、この構成に限定されるものではない。アンテナ線4bは、LED電球1の外形を保った状態で光学的に邪魔にならない位置まで通信用ドライバモジュール4から導出される構成であれば良い。例えば放熱板13の表面に取付溝を形成し、この取付溝内に絶縁層を介してアンテナ線4bを取り付ける構成、グローブ9の内周面に取付溝を形成し、この取付溝内にアンテナ線4bを取り付ける構成、アンテナ線4bの絶縁材料からなる被覆材を厚くしてアンテナ線4bを素子基板11や放熱板13に例えば接着して取り付ける構成としても良い。これらの構成によれば、結合部材8が省け、構成部品を削減して構成の簡略化を図ることができる。
By the way, in the example of illustration, although the structure which attached the
1 LED電球
2 LEDモジュール
3 ヒートシンク
3a,3b 端面
3c 取付部
3d 段付き部
3e 収容部
4 通信用ドライバモジュール
4a 回路基板
4b アンテナ線
5 電源回路モジュール
5a 回路基板
6 口金モジュール
7 接続部材
7a 一端面
7b 他端面
8 結合部材
8a 嵌合溝
8b 取付溝
9 グローブ
11 素子基板
11a 表面
12 LED素子
13 放熱板
13a 開口穴
13b 係止片
14 区画部
15 発光面
16 蛍光体樹脂
17 コネクタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
無線リモコンにより双方向に無線通信するための通信用ドライバモジュールを含む回路モジュールと、
前記LEDモジュールと前記回路モジュールが取り付けられ、前記複数のLED素子の熱を前記放熱板を介して放熱するためのヒートシンクと、
前記複数のLED素子を覆うように前記ヒートシンクに取り付けられるグローブとを備えたLED電球であって、
前記回路モジュールの基板の一部が前記ヒートシンクと接触して熱的に結合されることを特徴とするLED電球。 An LED module in which a plurality of LED elements are mounted on a substrate and attached to a heat sink;
A circuit module including a communication driver module for two-way wireless communication with a wireless remote controller;
The LED module and the circuit module are attached, and a heat sink for dissipating heat of the plurality of LED elements through the heat dissipation plate,
An LED bulb including a globe attached to the heat sink so as to cover the plurality of LED elements,
A part of the substrate of the circuit module is in contact with the heat sink and thermally coupled thereto.
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