JP2011513929A

JP2011513929A - ファンレスの通気放熱ｌｅｄ照明器具

Info

Publication number: JP2011513929A
Application number: JP2010549558A
Authority: JP
Inventors: ヤンホユー、
Original assignee: ファウーテクノロジーカンパニーリミテッド
Priority date: 2008-03-06
Filing date: 2009-02-11
Publication date: 2011-04-28
Also published as: EP2251595A2; US20110018418A1; WO2009110683A3; WO2009110683A2

Abstract

本発明は、放熱ハウジングが本体の周りに離隔形成される放熱リムを備え、放熱フィンが空気移動干渉を最小化すると共に放熱面積を極大化するラインタイプで構成されることにより、放熱面積が顕著に拡張され、自然対流通気により、拡張された放熱面積全体が有効放熱面積として作用して放熱性能が画期的に向上し、これにより、送風ファン無しでも放熱が効率的且つ迅速になされて寿命と品質特性が顕著に向上したファンレスの通気放熱ＬＥＤ照明器具に関する。これを実現するための本発明は、一つ以上のＬＥＤ（Light Emitting Diode）及びＬＥＤ実装ＰＣＢを含む光源部と；端子部が上部に備えられ、光源部を収容支持すると共に放熱を行う放熱ハウジングと；を含み、放熱ハウジングは、光源部のために下方に備えられる光源設置部と、光源設置部の上部に形成され、内部空間に電源駆動部が収容される本体と、本体の外郭周りに空間を空けて離隔位置されるリング形の放熱リムと、本体に放熱リムを連結し、放熱を行い、相互に間隔をおいて備えられる複数のラインタイプの放熱フィンとを備えることを特徴とする。

Description

本発明は、放熱ハウジングが本体の周りに離隔形成される放熱リムを備え、放熱フィンが空気移動干渉を最小化すると共に放熱面積を極大化するラインタイプで構成されることにより、放熱面積が顕著に拡張され、自然対流通気により、拡張された放熱面積全体が有効放熱面積として作用して放熱性能が画期的に向上し、これにより、送風ファン無しでも放熱が効率的且つ迅速になされて寿命と品質特性が顕著に向上したファンレスの通気放熱ＬＥＤ照明器具に関する。

ＬＥＤ（Light Emitting Diode）は、従来の光源に比べて小型で寿命が長いだけでなく、電気エネルギが光エネルギに直接変換されるため電力の消耗が少なくてエネルギ効率に優れた高光度を発するという特性を有する。

従って、このようなＬＥＤを光源とする多様な照明器具が開発されており、最近では既存の白熱電球ソケットまたは１２Ｖ小型ハロゲンランプソケットに互換設置が可能な電球型ＬＥＤ照明器具などが好まれている。

一方、ＬＥＤ照明器具は点灯時、熱が大量に発生し、放熱が円滑になされない場合はＬＥＤの寿命が短縮され照度が急激に低下するため、かかる長所はＬＥＤの熱が円滑に放熱されるとの条件を前提にしており、ＬＥＤの点灯が円滑になされる温度の上限線は６０℃前後であってＬＥＤ照明器具の成敗は放熱と直結していると言える。

従来技術のＬＥＤ照明器具１００は、図８及び図９に示したように、ＰＣＢ１１３に複数のＬＥＤ１１１が設置される光源部１１０と、光源部を収容支持し放熱機能を有する放熱ハウジング１３０と、放熱ハウジングの上部に結合される通電のための端子部１５０とからなる。

また、放熱ハウジング１３０は、円筒形胴体に放熱フィン１３３が放射状に突出形成され、放熱フィン１３３と放熱フィンの隙間空間１３１とが交互に凹凸配置されて構成される。

このように円筒形胴体の外周面に放熱フィン１３３が突出形成される従来技術の放熱ハウジング１３０は、表面積が拡張されることにより、通気が円滑になされる環境では効果的に放熱される。

しかし、天井に埋設される場合のように、通気が自然になされない設置環境では、放熱ハウジングの円筒形胴体において、吸熱部の役割をする内周面１３３ｃと放熱部の役割をする外周面との温度がほぼ同じで、吸熱部の役割をするＰＣＢ１１３に隣接する下部地点１３３ａと、放熱部の役割をするＰＣＢ１１３から遠い上部地点１３３ｂとの温度差が１０％未満にとどまり、放熱フィンの外周面１３３ｄと放熱フィンの隙間空間１３１との温度差も１０％未満にとどまる（図８及び９参照）。

放熱性能は、吸熱部と放熱部との温度差による熱交換によって左右されるが、従来技術では上記の通り吸熱部と放熱部との温度差が僅かであるのは、放熱フィン間の隙間空間１３１に滞留する空気が熱気を含んだまま停滞状態にあるためであり、これにより、放熱フィンの外周面１３３ｄと放熱フィンの隙間空間１３１のうち空気がふれる程度の極制限された深さの外郭の一部分とを除いた残りの部分１３１ａは、事実上放熱機能を失っている。

従って、通気がなされない環境では、放熱フィン１３３によって表面積をどんなに大きく拡張形成しても、実際に放熱に寄与する有効熱交換面積は拡張されない。

また、図１０には放熱ハウジング１３０の周りに放熱フィンが外郭に突出形成された従来技術１０１が開示されているが、この場合、放熱フィン１３３の一側辺全体が放熱ハウジングの本体に一体連結され稠密に配列されるため、通気がなされず放熱フィンの表面が有効熱交換面積として作用できない。

かかる構成において、通気のために放熱フィン１３３の間隔を広げたとしても、放熱面積が足りず放熱性能が向上しないのは同様である。

即ち、従来技術は、無風環境では空気が停滞する問題に因り、放熱ハウジングの内周面と共に放熱フィンの隙間空間の放熱性能が失われ、有効熱交換面積が放熱フィンの外周面と放熱フィンの外周面に隣接する一部分に限定されて放熱効率が非常に低く、これにより、ＰＣＢ１１３の温度が常温よりも５３℃も上昇するという問題点があった。

従って、強制的に空気を移動させる送風ファンを設置せざるを得なかったが、この場合、コストの上昇を招き騒音公害を引き起こすばかりか、送風ファンの寿命がＬＥＤの寿命よりも顕著に短くて寿命の長いＬＥＤ照明器具の特性を発揮できないという問題点があった。

本発明は、上記の問題点を解消するために案出されたもので、その目的は、放熱ハウジングが本体の周りに離隔形成される放熱リムを備え、放熱フィンが空気移動干渉を最小化すると共に放熱面積を極大化するラインタイプで構成されることにより、放熱面積が顕著に拡張され、自然対流通気により、拡張された放熱面積全体が有効放熱面積として作用されて放熱性能が画期的に向上し、これにより、送風ファン無しでも放熱が効率的且つ迅速になされて寿命と品質特性が顕著に向上したファンレスの通気放熱ＬＥＤ照明器具を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明によるファンレスの通気放熱ＬＥＤ照明器具は、一つ以上のＬＥＤ（Light Emitting Diode）及びＬＥＤ実装ＰＣＢを含む光源部と；端子部が上部に備えられ、光源部を収容支持すると共に放熱を行う放熱ハウジングと；を含み、放熱ハウジングは、光源部のために下方に備えられる光源設置部と、光源設置部の上部に形成され、内部空間に電源駆動部が収容される本体と、本体の外郭周りに空間を空けて離隔位置されるリング形の放熱リムと、本体に放熱リムを連結し、放熱を行い、相互に間隔をおいて備えられる複数のラインタイプの放熱フィンとを備えることを特徴とする。

本発明による一実施例として、ラインタイプの放熱フィンは、空気移動干渉を最小化するブリッジ形態に形成され、高低と外郭連結半径とのうち何れか一つ以上の大きさを異にして形成され、放射状に既設定された間隔で交互形成されることを特徴とする。

本発明による一実施例として、ラインタイプの放熱フィンは、吸熱面積の拡張のために本体の外周面に接するリブが備えられることを特徴とする。

本発明による一実施例として、放熱リムは、自然対流を促進するために下広上狭形態に形成されることを特徴とする。

本発明による一実施例として、放熱ハウジングは、本体と、放熱リムと、ラインタイプの放熱フィンとが一体にモールド成形されることを特徴とする。

かかる構成を有する本発明によるファンレスの通気放熱ＬＥＤ照明器具は、放熱ハウジングが本体の周りに離隔形成される放熱リムを備え、本体に放熱リムを連結すると共に空気移動干渉を最小化し放熱面積を極大化するラインタイプの放熱フィンを放射状に備えることにより、放熱面積が顕著に拡張され、自然対流通気により、拡張された放熱面積全体が有効放熱面積として作用されて放熱性能が画期的に向上し、これにより送風ファン無しでも放熱が効率的且つ迅速になされて寿命と品質特性が顕著に向上するという優れた効果を有する。

本発明による一実施例の構成を示した斜視図である。本発明による一実施例の底面斜視図である。図１の縦断面図である。図１の平面図である。図１の底面図である。本発明による一実施例の構成図である。本発明による一実施例を示した斜視図である。従来技術の構成図である。図８の底面図である。従来技術のもう一つの構成図である。

以下、添付図面を参照して本発明によるファンレスの通気放熱ＬＥＤ照明器具の一実施例をより詳しく説明する。

図１は本発明による一実施例の構成を示した斜視図、図２は図１の底面方向斜視図、図３は図１の縦断面図、図４は図１の平面図、図５は図１の底面図である。

図１〜図５に示したように、本発明の一実施例によるファンレスの通気放熱ＬＥＤ照明器具１は、一つ以上のＬＥＤ（Light Emitting Diode）１１及びＬＥＤ実装ＰＣＢ１３を含む光源部１０と、端子部５０が上部に備えられ、光源部１０を収容支持すると共に放熱を行う放熱ハウジング３０とを含んでなり、放熱ハウジング３０は、光源部１０のために下方に備えられる光源設置部３１と、光源設置部３１の上部に形成され内部空間に電源駆動部２０が収容される本体３０ａと、本体３０ａの外郭周りに空間を空けて離隔位置されるリング形の放熱リム３５と、本体３０ａに放熱リム３５を連結し、放熱を行い、相互に間隔をおいて備えられる複数のラインタイプの放熱フィン３３とを備える。

かかる構成により、ハウジング３０をなす本体３０ａと放熱リム３５との間及び本体３０ａとラインタイプの放熱フィン３３との間に垂直及び水平方向に通気路３７が貫通形成される。

本発明による一実施例として、ラインタイプの放熱フィン３３は、言葉通り、ライン形態に形成され、空気移動干渉を最小化するブリッジ形態に形成され、高低と外郭連結半径とのうち何れか一つ以上の大きさを異にして形成され、放射状に既設定された間隔で交互形成される。

この時、ラインタイプの放熱フィン３３は、本体の上部から放熱リム３５の上端部へと連結される大型フィン３３１と、本体３０ａの中間部以下から放熱リム３５の内周面へと連結される小型フィン３３２とからなり、既設定された間隔で交互に位置されることが望ましい。

このようにラインタイプの放熱フィン３３がそれぞれの大きさを異にし交互に位置されるため、そうでない場合よりも、ラインタイプの放熱フィンの個数を基準にするとき、通気効率が極大化される。

また、ラインタイプの放熱フィン３３は、吸熱面積の拡張のために本体の外周面に接するリブ３３５が備えられ、リブ３３５は本体において下向のアーチ形態に形成されることが望ましい。

また、放熱リム３５は、自然対流を促進するために下広上狭形態に形成されることが望ましい。

また、放熱ハウジング３０は、本体３０ａと、放熱リム３５と、ラインタイプの放熱フィン３３とが一体にモールド成形されることが望ましい。

一方、端子部５０は、図１をはじめ様々な図面に示したようにハロゲンランプなどで用いられているピン型又は図６に示したように電球で用いられている螺合型に形成して、ハロゲンランプ用ソケットと電球用ソケットの両方に互換設置が可能なようにする。

また、本発明は、図７に示したように、ラインタイプの放熱フィン３３が、大きさの変わらず同一形態に形成される場合（１ａ参照)、電力容量が大規模で外形サイズも大きくなるにつれて相対的に放熱フィンが稠密に形成される場合（１ｂ参照)、ラインタイプの放熱フィン３３がワイヤを用いた別途部材からなる場合（１ｃ参照)など、ラインタイプの放熱フィン３３及び放熱ハウジング３０を多様に構成することができる。

このような構成を有する本発明によるファンレスの通気放熱ＬＥＤ照明器具１の作用状態を考察する。

本発明による放熱ハウジング３０は、本体３０ａの外郭に空間を空けて放熱リム３５が備わり、この本体３０ａと放熱リム３５とを連結すると共に放熱を行うラインタイプの放熱フィン３３が空中にかけわたされるブリッジ形態に形成されることにより、放熱面積が顕著に拡張されると共に、空気移動干渉を最小化して放熱ハウジングの全体外表面が自然対流による通気空間にあるものである。

放熱ハウジング３０において照明器具の点灯時に発生する光源部１０の熱は、吸熱部である光源設置部３１から本体３０ａ、ラインタイプの放熱フィン３３及び放熱リム３５の外表面を通して放熱されるが、上記のように放熱ハウジングの本体３０ａの周りに垂直及び水平方向に通気路３７が形成されることにより、放熱ハウジング３０の外表面で熱交換加熱された空気が膨脹して結局上昇し、そこに常温の空気が新たに流入する放熱対流現象が自然持続的に発生する。

従って、ラインタイプの放熱フィン３３の間における熱気停滞が防止され、新しく流入する常温の空気が、ラインタイプの放熱フィン３３を含む放熱ハウジング３０の全体外表面と熱交換され、再上昇する自然対流による放熱通気が持続することにより、全体外表面が有効熱交換面積として作用して放熱が迅速になされる。

この時、ラインタイプの放熱フィン３３において、本体に連結されるリブ３３５が形成される場合は吸熱面積が大きく形成されるため、放熱がより効果的になされ、また連結高さと連結半径を異にする大型フィン３３１と小型フィン３３２とが交互に位置する場合は通気路を極大化させるため、放熱させる上昇気流の疎通がより円滑になる。

また、本体３０ａの周りに形成されるリング形の放熱リム３５が所定高さを有する場合、吸入管として作用して放熱上昇気流を加速させることにより放熱が顕著に迅速になされる。

このような本発明は、１２Ｖハロゲンランプ用ソケット及び電球用ソケットに装着設置される小型ＬＥＤランプから大型ＬＥＤランプに至るまで多様に適用可能である。

また、同一条件の下で上記の従来技術に比べて本発明は放熱ハウジング３０の温度が５℃以上低くなることが確認できた。

この時、ＰＣＢ１３は常温よりも１６℃程度高い温度差を維持することになるが、かかる事実は、放熱フィンが放射状に突出形成される従来技術（図１０参照）においてＰＣＢの温度が常温より５３℃も高いことと対比するとき、放熱性能が画期的に向上したことが確認できる。

以上、本発明は、上述の実施例及び図面に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野についての通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であることは勿論である。

このような本発明によるファンレスの通気放熱ＬＥＤ照明器具は、自然対流による放熱通気を可能にすることにより、放熱性能が画期的に向上して送風ファン無しでも寿命と品質特性が顕著に向上したＬＥＤ照明器具を具現する。

１本発明によるファンレスの通気放熱ＬＥＤ照明器具
１０光源部
１１ＬＥＤ
１３ＰＣＢ
２０電源駆動部
３０放熱ハウジング
３０ａ本体
３１光源設置部
３３ラインタイプの放熱フィン
３３１大型フィン
３３２小型フィン
３３５リブ
３５放熱リム
３７通気路
５０端子部

Claims

一つ以上のＬＥＤ（Light Emitting Diode；１１）及びＬＥＤ実装ＰＣＢ（１３）を含む光源部（１０）と、
端子部５０が上部に備えられ、前記光源部（１０）を収容支持すると共に放熱を行う放熱ハウジング３０と、
を含み、
前記放熱ハウジング（３０）は、
前記光源部（１０）のために下方に備えられる光源設置部（３１）と、
前記光源設置部（３１）の上部に形成され、内部空間に電源駆動部（２０）が収容される本体（３０ａ）と、
前記本体（３０ａ）の外郭周りに空間を空けて離隔位置されるリング形の放熱リム（３５）と、
前記本体（３０ａ）に前記放熱リム（３５）を連結し、放熱を行い、相互に間隔をおいて備えられる複数のラインタイプの放熱フィン（３３）と、
を備えることを特徴とするファンレスの通気放熱ＬＥＤ照明器具。
前記ラインタイプの放熱フィン（３３）は、空気移動干渉を最小化するブリッジ形態に形成され、高低と外郭連結半径とのうち何れか一つ以上の大きさを異にして形成され、放射状に既設定された間隔で交互形成されることを特徴とする、請求項１に記載のファンレスの通気放熱ＬＥＤ照明器具。
前記ラインタイプの放熱フィン（３３）は、吸熱面積の拡張のために前記本体（３０ａ）の外周面に接するリブ（３３５）が備えられることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のファンレスの通気放熱ＬＥＤ照明器具。
前記放熱リム（３５）は、自然対流を促進するために下広上狭形態に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のファンレスの通気放熱ＬＥＤ照明器具。
前記放熱ハウジング（３０）は、前記本体（３０ａ）と、前記放熱リム（３５）と、前記ラインタイプの放熱フィン（３３）とが一体にモールド成形されること特徴とする、請求項１に記載のファンレスの通気放熱ＬＥＤ照明器具。