JP2012124409A - Ｌｅｄ光源の反射及び放熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】反射部材による反射及び放熱効果を向上させるばかりでなく、更に補助放熱部材を組み合わせることにより、更なる放熱性に優れたＬＥＤ光源の反射及び放熱構造の提供。
【解決手段】本発明のＬＥＤ光源の反射及び放熱構造１，２は、ＬＥＤ光源の周囲の少なくとも一部に反射部材を有し、該反射部材は反射性能と共に放熱性に優れた放熱部材からなる。前記反射部材４は、その裏面に接触した補助放熱部材１１を有する。前記ＬＥＤ光源は、一個のＬＥＤ光源、基体上に複数のＬＥＤ光源３１が一体的に有するＬＥＤ光源３１、面発光のＬＥＤ光源、有機ＬＥＤ光源３２が用いられる。前記反射部材４は、ジグザグ型の凹凸部２１、波型２２、エンボス状凹凸模様２４、円柱型、角柱型、円錐型、角錐型、逆角柱型、逆円錐型及び逆角錐型等の突起形状を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＥＤ光源の反射及び放熱構造に関するもので、更に詳しくは、反射かつ放熱に優れた反射部材と放熱部材とを組み合わせ、かつ防塵・防水性を有するＬＥＤ光源の反射及び放熱構造に関する。

近年、光を装飾的に使用するための光源装置は、通常の電球から発光ダイオード（ＬＥＤ）に変わりつつある中、この発光ダイオード、即ちＬＥＤは、消費電力も従来の電球に比べて少なく、工業用はもちろんのこと、一般家庭でも電球として使用されるようになった。このような中で装飾用ＬＥＤ光源は、大型のものから小型のものまで、種々知られている。その一例を挙げると、クリスマスツリーに用いられるライト光源で、この光源は鉢状ケース内に回転可能なカラーフィルターを通して得られた各種の色の光を光学繊維、即ち光ファイバー群へ照射するための、いわゆる装飾用光源が記載され、具体的には、豆電球、蛍光灯、放電ランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）等があることも示されており、これらの光源を使用した装飾用ＬＥＤ光源装置についても記載されている（例えば、特許文献１参照）。また本特許出願人が出願したクリスマスツリーにおいて、光ファイバーの端部に少なくとも一色又は多色に発光するＬＥＤが複数個配置され、一部重ね合わせて色の合成を可能としたＬＥＤ光源を有する光ファイバー装飾装置及びこれを使用したものが公開され、かつ特許となっている（例えば、特許文献２参照）。

実開昭６０−７９３８３号公報（明細書第６頁第２行〜第８行、同第７頁８行〜第９行、第１図、第１２図） 特開２００３−３１７５１６号公報（段落０００７、段落００１２、図１６）

しかしながら、前述の如き特許文献１及び２に記載されている如きクリスマスツリーに用いられるＬＥＤの発光光源が用いられているものの、カバー乃至フードを有するものが記載されているが、これらには、ＬＥＤ光源の照度を効率的に向上させたり、放熱性、特に高照度ＬＥＤ光源の放熱性については何ら考慮されていないという問題がある。

これに対して本発明者は、ＬＥＤ光源の発熱性を考慮し、十分な放熱性が得られるべく種々検討したところ、（１）ＬＥＤ光源の周囲の少なくとも一部に反射部材を有しすること、（２）該反射部材を熱伝導性に優れた金属部材を使用すること、更に（３）前記反射部材と組み合わせて更にＬＥＤ光源に放熱部材を設置することにより、優れた反射性能と共に優れた放熱性を有するＬＥＤ光源の反射及び放熱構造が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明はなされたものである。したがって、本発明が解決しようとする課題は、反射部材による反射及び放熱効果を向上させるばかりでなく、更に補助放熱部材を組み合わせ、かつ防塵・防水することにより、防塵・防水性に加えて更なる放熱性に優れたＬＥＤ光源の反射及び放熱構造を提供することにある。

本発明の上記各課題は、以下の各発明によってそれぞれ達成される。

（１）ＬＥＤ光源の周囲の少なくとも一部に反射部材を有し、該反射部材は反射性能と共に放熱性に優れた放熱部材からなることを特徴とするＬＥＤ光源の反射及び放熱構造。
（２）前記ＬＥＤ光源は、少なくとも一個のＬＥＤ光源からなることを特徴とする前記第１項に記載のＬＥＤ光源の反射及び放熱構造。
（３）前記ＬＥＤ光源は、基体上に複数のＬＥＤ光源が一体的に有することを特徴とする前記第１項に記載のＬＥＤ光源の反射及び放熱構造。
（４）前記ＬＥＤ光源は、面発光のＬＥＤ光源からなることを特徴とする前記第１項に記載のＬＥＤ光源の反射及び放熱構造。
（５）前記ＬＥＤ光源は、有機ＬＥＤ光源からなることを特徴とする前記第１項に記載のＬＥＤ光源の反射及び放熱構造。
（６）前記反射部材は、該反射部材に接触して補助放熱部材を有することを特徴とする前記第１項乃至第５項のいずれかに記載のＬＥＤ光源の反射及び放熱構造。

本発明の第１項に記載のＬＥＤ光源の反射及び放熱構造によれば、ＬＥＤ光源の周囲の少なくとも一部に反射部材を有し、該反射部材は反射性能と共に放熱性に優れた放熱部材からなることにより、反射部材の反射効率を維持しつつ、放熱性能をいっそう向上させることができるので、高照度ＬＥＤ光源を用いることができるという優れた効果を奏するものである。また上記の本発明の第２項に記載のＬＥＤ光源の反射及び放熱構造は、前記第１項に記載のＬＥＤ光源の反射及び放熱構造において、前記ＬＥＤ光源は、少なくとも一個のＬＥＤ光源からなることにより、ＬＥＤ光源の数に応じて反射部材による反射効果で照度が向上すると共にＬＥＤ光源のためその数が増加しても十分な放熱性が得られるという優れた効果を奏するものである。

上記の本発明の第３項に記載のＬＥＤ光源の反射及び放熱構造は、前記第１項に記載のＬＥＤ光源の反射及び放熱構造において、前記ＬＥＤ光源は、基体上に複数のＬＥＤ光源が一体的に有することによっても、照度の向上はもちろんのこと、反射部材により放熱性能も極めて良好であるという優れた効果を奏するものである。

上記の本発明の第４項に記載のＬＥＤ光源の反射及び放熱構造は、前記第１項に記載のＬＥＤ光源の反射及び放熱構造において、前記ＬＥＤ光源は、面発光のＬＥＤ光源からなることにより、取り付けが簡単であると共に裏面からの放熱性に優れたものが得られる。上記の本発明の第５項に記載のＬＥＤ光源の反射及び放熱構造は、前記第１項に記載のＬＥＤ光源の反射及び放熱構造において、前記ＬＥＤ光源は、有機ＬＥＤ光源からなることにより、取り付けが簡単かつ経済的であると共に裏面からの放熱性に優れたものが得られる。上記の本発明の第６項に記載のＬＥＤ光源の反射及び放熱構造は、前記第１項乃至第５項のいずれかにおいて、前記反射部材は、該反射部材に接触して補助放熱部材を有することにより、放熱部材の熱が、更に補助放熱部材からも放熱され、いっそう優れた放熱性能が得られるという優れた効果を奏するものである。

本発明に用いられるＬＥＤを有する反射部材の平面図と断面図を示す図面である。 本発明に用いられる補助放熱部材を有する反射部材を示す断面図である。 本発明に用いられる補助放熱部材の形状を示す平面図である。 本発明の装飾用ＬＥＤ光源装置の反射部材の表面形状を示す部分斜視図である。 図４に示す反射部材の別の例を示す部分斜視図である。 本発明の装飾用ＬＥＤ光源装置の反射部材の構造を示す部分断面図である。 図６に示す反射部材の別の例を示す部分斜視図である。 本発明の装飾用ＬＥＤ光源装置の反射部材の別の構造を示す部分平面図である。 本発明の装飾用ＬＥＤ光源装置の反射部材の表面に設けられる突起の形状の一部を示す部分斜視図である。 本発明に用いられるＬＥＤ光源と反射部材との位置関係を示す略断面図である。 本発明に用いられるＬＥＤ光源と反射部材とのその他の位置関係を示す略断面図である。

以下に、本発明の実施の形態を図面で説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、全方向に傾斜した反射部材の中心部にＬＥＤ光源を有し、該反射部材は反射性能と共に放熱性に優れた放熱部材からなることを特徴とするＬＥＤ光源の反射及び放熱構造である。

図１及び図２において、本発明のＬＥＤ光源の反射及び放熱構造１，２は、少なくとも１個のＬＥＤ光源３を中心にその周囲に全方向に傾斜した反射部材４を配置したものからなる。反射部材４の下部には補助放熱部材１１を有するが、この補助放熱部材１１は照度が低い場合は低発熱性であるから、なくてもよい。ここで、図１、図２は、反射部材４は、ＬＥＤ光源３を中心にその周囲に全方向に傾斜した反射部材が示されているが、これは、本発明の一部の例であって、これに限定されるものではなく、後述するように、図１０に示される数多くの実施の形態がある。

また、図２、図３において、ＬＥＤ光源３としては、各種のものが用いられ、具体的には、一個のＬＥＤ光源、複数のＬＥＤ光源、面発光のＬＥＤ光源、有機ＬＥＤ光源等が用いられるが、これらのうち、面発光のＬＥＤ光源、有機ＬＥＤ光源が好ましい。複数のＬＥＤ光源３１は、基板上に複数のＬＥＤを搭載したものであり、また面発光のＬＥＤ光源は、絶縁層を介して設けられた２枚の導電層を含む積層体に斜面を設け、この両導電層間にＬＥＤを設けた構造からなる（特開２００２−３２９８９３）。更に有機ＬＥＤ光源３２は、発光層が有機化合物からなる発光ダイオード（ＬＥＤ）を構成しており、有機化合物中に注入された電子と正孔の再結合によって生じた励起子によって発光する、いわゆる有機ＥＬをいう。このようなＬＥＤ光源３の周囲には、すり鉢状の反射部材４が、ＬＥＤ光を反射して照度を向上させるために配置されている。

この反射部材４としては、反射性能に優れたものであれば、特に限定されるものではないが、銀、アルミニウム、ステンレススチール等が挙げられる。これらの中で低コストを考えた場合、アルミニウム、ステンレススチールを用いるのが好ましい。この反射部材４の下面には補助放熱板１１を有している。前述の如く反射部材４の形状は、すり鉢状に設けられ、その中央にＬＥＤ光源３を有するものであるが、反射部材４は、反射性能と放熱性能を有している。更に放熱性を有する反射部材４は、放熱性能を向上させるために、反射部材４の底の裏面に接触して補助放熱部材１１を設けている。具体的には、図２のａ、図３のａに示されるように、補助放熱部材１１ａは、長方形のアルミニウム板が用いられている。これにより反射部材４からの熱が補助放熱部材１１ａに移行し、この補助放熱部材１１ａから熱放散され、放熱効果を促進する。図２のｂ、図３のｃは、設置面積を少なくするなか、放熱効果を増大させるために補助放熱部材１１ｂの両端を立ち上げる（立ち上げ部１１ｃ）ことによって放熱効果が促進される。図３のｂは、更に放熱効果を促進させるために、補助放熱部材１１ｄの両端をヒダ状部１１ｆが設けられている。１１ｇはヒダ状部を形成するための切込部１１ｅである。

一方、反射部材４は、反射部材としての機能を維持しつつ、放熱効果をよりいっそう良好にするために、放熱構造の部分図を示す。図４〜図９において、図４、図５は、ジグザグ型の凹凸部２１からなる。即ち、図４では、反射部材４の片面にジグザグ型の凹凸２１が設けられており、また図５では、該ジグザグ型の凹凸２１が反射部材４の両面に設けられている。これにより反射効率を維持しつつ、極めて良好な放熱効果が得られる。また反射部材４の片面又は両面に前記ジグザグ型の凹凸に代えて凸部が丸みを帯びた波型を設けてもよいことは言うまでもない。

更に図６では、反射部材４の全体が波型２２に形成されている。図７では、図６に示す波型２２に形成された反射部材４に更に貫通孔２３が設けられている。このように構成することにより光反射兼放熱フードの役割と共にいっそうの放熱効果を得ることができる。図８は、反射部材４の表面にエンボス状凹凸模様２４を形成したものであり、放熱効果に優れていることはもちろんのこと、製造が簡単で、かつコスト削減にも寄与するという優れた効果を奏するものである。図９は、反射部材４の表面に形成する突起の形状が、円柱型、角柱型、円錐型、角錐型、逆角柱型、逆円錐型及び逆角錐型のいずれかを少なくとも一面に有するものからなり、具体的には、円柱型は円柱ａである。この他楕円柱でもよい。角柱型には、ｂ又はｃがあり、例えば、断面が三角形ｃ、四辺形ｂ、長方形、五角形又は六角形などであってもよい。更に円錐型ｄ、角錐型には三角錐ｅ、四角錐ｆ、逆角錐型には、逆三角錐ｈ、逆四角錐ｇなどが挙げられる。

図１０及び図１１は、本発明に用いられるＬＥＤ光源と反射部材との位置関係を示す略断面図である。なお、反射部材４において、ＬＥＤ光源３の背面、即ち反射部材４の閉塞部４１は、平面であっても曲面であってもよく、特に限定されるものではない。図１０のａは、円錐状反射部材４の閉塞部４１の中央にＬＥＤ光源３が位置している場合であり、図１０のｂは、２個又は２個以上の円錐状の閉塞部４１が側面で一部重複し、かつ重複部が欠如した形状である。図１０のｃは、反射部材４の側壁の一部が欠如した形状であり、図１０のｄ１は、円錐状反射部材４の開口面が内側に折り曲げられた形状（屈曲部）４２からなり、この屈曲部４２に少なくとも２個のＬＥＤ光源３を有している。また図１０のｄ２は、図１０のｄ１の形態において、鏡４３，４３が設けられている。これによりＬＥＤ光源３の光の方向を所望の方向に変更することができる。図１１のｅは、円錐状反射部材４の一部の側壁が垂直（４４，４４）に形成され、それぞれの円錐状反射部材４の閉塞部４１には、それぞれＬＥＤ光源３が設けられている。図１１のｆは、円筒状の反射部材４の閉塞部４１にＬＥＤ光源３を設けると共に筒体状体を適宜の方向に曲げた構造を有している。この際、屈曲部に鏡４３を設けてもよい。図１１のｇ１は、開口部が楕円形からなる円錐形の反射部材４であって、長手方向の側面４５（図１１のｇ２）からみた側断面図であり、長手方向の側面４５が垂直部４６を有する形状であり、図１１のｇ２は、Ａ−Ｂ線で切断したところをみた断面図である。この円錐状かつ開口部が楕円形の反射部材４の閉塞部４１には、少なくとも１個のＬＥＤ光源３を有してもよいが、この例では、２個のＬＥＤ光源３を有している。

本発明では、防塵・防水したＬＥＤ光源の反射及び放熱構造は、周知の防塵・防水手段を講じることができるが、具体例としては、ＬＥＤ光源を有する反射部材側を防塵・防水加工してもよく、この場合には、ＬＥＤ光源と反射部材とからなる表面に、例えばシリコーン等を被覆し、防水性を得たもので、放熱効果は特に反射部材の反対側の表面から放熱され、良好な防水特性と放熱効果が共に得られる。更に従来の発熱電球や省エネ電球にくらべＬＥＤ光源３は、遥かに放熱量がすくなく、かつ大きさも小さいので、防水器具と一体に構成してもよい。特に独立した防水器具中にＬＥＤ光源３を内蔵させることにより、より大きさを小さくすることができ、より軽量かつ低コストで防水性に優れた防止ＬＥＤ光源が得られる。したがって、本発明の防塵・防水手段は、上記に限定されるものではない。本発明においては、前記ＬＥＤ光源を有する反射部材側を防止加工したＬＥＤ光源と反射部材とからなることにより、ＬＥＤ光源を有する反射部材側のみを防止加工しても放熱性能の効率は減少することなく、放熱性能には全く問題はないという優れた効果を奏するものである。

本発明のＬＥＤ光源の反射及び放熱構造は、一例として、装飾効果を一段と良好なものとするために、クリスマスツリーの光源として用いることができる。この際、反射部材４は、長時間、ＬＥＤ光源を使用し続けると熱が蓄積するが、この熱は反射部材４のアルミニウム素材により吸収されて放熱されると共に、更にこの反射部材４は補助放熱部材１１を設けた場合は、反射板４の熱の一部は補助放熱部材１１へ移行し放散される。この他、照明用ＬＥＤ光源にも使用されるが、照明用ＬＥＤ光源として使用する場合、更に反射部材４の外面に接触してプラスチック製、金属製、又は陶磁器製のカバーを設けてもよく、又はこれらのカバーの中に反射部材４を内設してもよい。

本発明では、前述の如き作用効果を発揮するので、その用途としては、クリスマスツリー用装飾光源として最良であると共に、更にその他家庭用、店舗用など各種の用途に装飾用光源、更には照明用光源としても広く使用することができ、実用上極めて有用なＬＥＤ光源の反射及び放熱構造である。

１、２ ＬＥＤ光源の反射及び放熱構造
３ ＬＥＤ光源
３１ 複数のＬＥＤ光源
３２ 有機ＬＥＤ光源
４ 反射部材
４１ 反射部材の閉塞部
４２ 屈曲部
４３ 鏡
４５ 側面
４４、４６ 垂直部
１１ 補助放熱部材
１１ａ 板状体
１１ｂ 立上り部を有する補助放熱部材
１１ｃ 立上り部
１１ｄヒダを有する補助放熱部材
１１ｅ 切込部
１１ｆ ヒダ
２１ ジグザグ型の凹凸部
２２ 波型
２３ 貫通孔
２４ エンボス状凹凸模様
図９において、
ａ 円柱
ｂ、ｃ 角柱
ｄ 円錐型
ｅ 三角錐
ｆ 四角錐
ｇ 逆円錐台
ｈ 逆三角錐
ｉ 逆四角錐

Claims (6)

1. ＬＥＤ光源の周囲の少なくとも一部に反射部材を有し、該反射部材は反射性能と共に放熱性に優れた放熱部材からなることを特徴とするＬＥＤ光源の反射部材及び放熱構造。
2. 前記ＬＥＤ光源は、少なくとも一個のＬＥＤ光源からなることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光源の反射部材及び放熱構造。
3. 前記ＬＥＤ光源は、基体上に複数のＬＥＤ光源が一体的に有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光源の反射部材及び放熱構造。
4. 前記ＬＥＤ光源は、面発光のＬＥＤ光源からなることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光源の反射部材及び放熱構造。
5. 前記ＬＥＤ光源は、有機ＬＥＤ光源からなることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光源の反射部材及び放熱構造。
6. 前記反射部材は、該反射部材に接触して補助放熱部材を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のＬＥＤ光源の反射部材及び放熱構造。

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