JP2012160259A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ照明装置において、モジュールから発生する熱エネルギーの放散性能を高める。
【解決手段】多数個のＬＥＤ素子を配備したＬＥＤモジュールと、ヒートシンクと、フライアイレンズ体とからなるモジュール組立体と、筒状反射笠と、電源装置とを含むＬＥＤ照明装置に、次の要件を具備させる。すなわち（１）前記ＬＥＤモジュールが複数個、使用されていること、（２）先端が垂直に配列しているフィンを多数個、周面に有するヒートシンクの中にＬＥＤモジュールが設置されていること、（３）前記反射笠が逆平底鍋形状をなして実質上平らな上面を有していること、（４）前記ＬＥＤモジュールが反射笠の外方に設置されていること、（５）ＬＥＤモジュールは電源装置の周縁側に配置されていること、（６）前記ヒートシンクと前記電源装置のケーシングとが直接接触しないように両者の間に空間が設けられていること等の手段を採用する。

【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ照明装置、特に体育館、倉庫、劇場等の高い天井を有する建物内に垂下させて設置したり、屋外で所定の方向に傾けて遠くを照らしたりするＬＥＤ照明装置に関するものである。

従来から前記照明装置は、例えば、特開２００９−２３８７３４号公報により公知である。この公知技術によると、その照明装置は、多数個のＬＥＤ素子及びそれらに配電する電気回路が平面状基板にそれぞれ分散配置されているＬＥＤモジュールと、前記ＬＥＤ素子から放射される光を広角に照射するために前記ＬＥＤモジュールに設置されたレンズ部と、前記ＬＥＤモジュールに電気エネルギーを供給するために前記ＬＥＤモジュールの上方に設置される電源部と、前記電源部を含む電源ボックスと、熱を外気へ放出するためのスリットとを含んでおり、ＬＥＤ素子から発生する熱エネルギーを相当放散できるという効果を発揮している。

特開２００９−２３８７３４号公報

しかしながら、前記照明装置を体育館、倉庫、劇場等の高い天井を有する建物において天井に垂下設置して使用してみると、建物の床面に対する照度をなお改善する必要があり、そのためには照明装置から発する熱エネルギーの放散性をさらに向上させなければならないという問題がある。特に後者の問題を解決する必要がある。なぜならば、前記公知技術に係るＬＥＤ照明装置においては、ＬＥＤモジュールの前方に光を案内する筒状反射笠と一体的に形成されているＬＥＤ照明装置のハウジングの内部にフィンが形成されており、そのフィンを通して、ＬＥＤモジュールから発生する熱エネルギーを外方に放散する構造を採用しているので、笠の内部に熱が籠りやすいためフィンによる放熱性能が低く、また放散性能を上げようとするとハウジングが肥大化、重量化してしまうのである。

そこで、本発明者等は前記の問題を解消するために、鋭意、研究した結果、（１）モジュールを複数個設ける、（２）モジュール一つ一つにヒートシンクを設置する、（３）そのモジュールを反射笠の外部に設置する、（４）電源ケーシングとモジュールとを非接触にするという知見に到達した。したがって、本発明の課題はモジュールから発生する熱エネルギーの放散性能を高めることにある。

本発明は、前記の課題を解決するために、多数個のＬＥＤ素子及びそれらに配電する電気回路が平面状基板にそれぞれ分散配置されているＬＥＤモジュールと、前記ＬＥＤ素子から放射される光を集光するために前記ＬＥＤモジュールの前方に設置されたレンズ体と、前記レンズ体から放射される光束群を包囲する筒状反射笠と、前記ＬＥＤモジュールに電気エネルギーを供給するための電源部分を内蔵した、前記反射笠の上方に設置される電源ケーシングとを含むＬＥＤ照明装置に、次の要件を具備させる。すなわち（１）前記ＬＥＤモジュールが複数個、使用されていること（構成要件１）、（２）先端が垂直に配列しているフィンを多数個、周面に有する円筒状ヒートシンクの中にＬＥＤモジュールが設置されていること（構成要件２）、（３）前記反射笠が逆平底鍋形状をなして実質上平らな上面を有していること（構成要件３）、（４）前記ＬＥＤモジュールが反射笠の平面部又は周縁側に設置されていること（構成要件４）、（５）ＬＥＤモジュールは電源ケーシング周縁部よりも外側に配置されていること（構成要件５）、（６）前記ヒートシンクと前記電源ケーシングとが直接熱伝導しないように両者の間に空間が設けられていること（構成要件６）等の手段を採用する。

上記構成要件１を採用することにより、熱源を分散できる。構成要件２を採用することにより、ヒートシンクの比表面積を大きくすることができ、また放散された熱をスムーズに上方へ逃がすことができる。構成要件３を採用することにより、反射笠の上方にＬＥＤモジュールを設置することができる。構成要件４を採用することにより、ヒートシンクから発生する熱を反射笠の内部に籠らせることなく、その外方へ効率的に放散させることができる。構成要件５を採用することにより、ＬＥＤモジュールから発生した熱が上昇して電源部分を加熱することを抑制することができる。構成要件６を採用することにより、ＬＥＤモジュールで発生した熱の多くをヒートシンクと前記電源ケーシングとの間の空間を通して上昇させ、電源ケーシングへ伝わる熱を少なくする。

本発明は、前記の手段を採用することによって、ＬＥＤモジュールから発生する熱エネルギーの放散性能を高める効果を発揮する。

本発明によるＬＥＤ照明装置の正面図 本発明によるＬＥＤ照明装置の底面図 本発明によるＬＥＤ照明装置の分解斜視図 本発明によるＬＥＤ組立体の分解斜視図 本発明によるＬＥＤ組立体の斜視図 本発明によるＬＥＤ組立体の平面図 本発明によるＬＥＤ組立体のＡ−Ａ断面図 フライアイレンズ体の斜視図 フライアイレンズのＢ−Ｂ断面図 ＬＥＤ組立体から発生した熱の上昇気流を示した図

次に、図面に沿って本発明の最良の実施形態を説明する。図１は、本発明によるＬＥＤ照明装置１の正面図である。図２は、本発明によるＬＥＤ照明装置１を光源側から見た状態を示す底面図である。図３は本発明によるＬＥＤ照明装置１の分解斜視図である。図４は、本発明によるＬＥＤ照明装置１に使用されるモジュール組立体８の分解斜視図である。図５は、前記モジュール組立体８の斜視図である。図６は、前記モジュール組立体を上方から見たときの平面図である。図７は、図６の断面Ａ−Ａを示す断面図である。図８は、本発明によるＬＥＤ照明装置１に使用されるフライアイレンズ体の斜視図である。図９は、図８の断面Ｂ−Ｂを示す断面図にＬＥＤ光源からの光が進む進路の一部を書き入れた図である。図１０は本発明によるＬＥＤ照明装置１において、ＬＥＤ組立体８から発生した熱による上昇気流を示した図である。

図１、図２及び図３に示すように、本発明に係るＬＥＤ照明装置１は、逆平底鍋形状をなす反射笠９と、その反射笠９の上部に設置されたモジュール組立体８と、電源装置１０とからなる。電源装置１０は、電源部分１４と該電源部分１４を収納する電源ケーシング１５とからなる。また、このモジュール組立体８は電源装置１０の周縁側に複数個配置されている。

前記モジュール組立体８は、図４及び図５に示すように、多数個のＬＥＤ素子２及びそれに配電する電気回路（図示なし）が分散配置されている平面状円板基板３からなるＬＥＤモジュール４を有している。このＬＥＤモジュール４の前方には、複数のフライアイレンズ５からなるフライアイレンズ体６が取り付けられている。またＬＥＤモジュール４の周囲にはヒートシンク７が取り付けられ、それらがモジュール組立体８を構成している。なお、図６及び図７に示すように、ヒートシンク７の内部は中実になっている。

前記フライアイレンズ５は、図８及び図９に示すように略円錐形状体であり、その頂上部は底面１１が凸面である円筒形状になっており、ＬＥＤ素子２から射出される光を集光する効果がある。またフライアイレンズ５の底面部１２は細かい凹凸面となっており、集光した光を分散する。前記円錐形状体のテーパー傾斜角度、前記凸面及び前記凹凸面の角度を調整することによって、任意の光の進路１３を得ることができる。

前記電源装置１０は、図１に示すように電源を供給する電源部分１４と、テーパーを有する電源ケーシング１５と、該電源装置を天井に垂下させるための取付アーム１６とからなっている。前記電源ケーシング１５にテーパーがあることによって、モジュール組立体８で発生した熱の多くを外方に効率的に放散することができる構造となっている。

次に、前記ＬＥＤ照明装置１の構成要素を順に詳述する。まず、ＬＥＤモジュール４を複数使用することによって、熱の発生源であるＬＥＤモジュール４を分配して設置しているため、ＬＥＤ素子の全個数を一定としたときに、一つのＬＥＤモジュール４に設置されるＬＥＤ素子の個数が減り、ＬＥＤモジュール一つあたりの発熱量を減らすことができる。

ヒートシンク７の先端に設置するフィンを垂直に配列したので、ＬＥＤモジュール４において発生した熱がフィンへ伝わり、ついで外側の空気に伝達し、その結果、上昇気流が発生して、効率よく熱を上方へ放散することができる。さらにそのフィンを周面に多数個有するヒートシンクを使用することによって、フィンが外気と接する表面積を大きくし、放熱効果をさらに大きくすることができる。

前記反射笠９が逆平底鍋形状をなして実質上平らな上面を有していることにより、前記モジュール組立体８を反射笠９の外側に設置することが可能となり、すなわち、熱源となるＬＥＤモジュール４は反射笠９の外方に設置されることになる。したがって、反射笠９の外方において熱が発生するため、反射笠９の内部に熱を籠らせることなく、反射笠９の外方へ効率よく熱を放散させることができる。

さらに本発明では、ＬＥＤモジュール４は、電源ケーシング１５の周縁側に配置させている。これは、電源ケーシング１５が加熱されるとともに、その内部に具備されている電源部分１４が加熱されることによって、故障等が発生することを防止するために、このような配置になっているのである。すなわち、ＬＥＤモジュール４から発生した熱は、外気を媒体として上方へ伝わっていくため、必要に応じて電源装置１０の真下から、より外方に離すことができるので、電源ケーシング１５に伝わる熱を少なくする効果が得られる。さらに、電源ケーシング１５にテーパーを設けたことによって、ＬＥＤモジュール４で発生した熱による上昇気流１７は、図１０に示したように前記テーパーに沿って上昇していき、その熱の多くは外方に放散され、電源ケーシング１５へ伝わる熱をさらに少なくすることができるのである。

また、ＬＥＤモジュール４で発生した熱を、前記上昇気流１７のように外方に放散させるためには、熱を放出させる部位であるヒートシンク７の上部には空間が必要となる。もしヒートシンク７と電源ケーシング１５とが直接接触していると、ＬＥＤモジュール４で発生した熱は、ヒートシンク７を介して電源ケーシング１５へ直接伝わり、さらには電源部分１４へと伝わってしまう。したがって、ヒートシンク７と電源ケーシング１５とが直接接触しないように両者の間に空間を設けているので、電源ケーシング１５へ伝わる熱を少なくすることができるのである。

このように、上記構成要件を備えた照明装置を採用することによって高い放熱効果が得られるため、多数のＬＥＤ素子を設置することが可能となり、すなわち高い照度が必要な照明装置に好適となる。

なお、図面に沿って本発明の最良の実施形態を説明したが、本発明と同様の効果を有する範囲においてその形態の一部を変更しても実施することが可能である。

本発明によるＬＥＤ照明装置は、体育館、倉庫、劇場等の高い天井を有する場所で使用する照明装置として利用可能であり、その他の高い照度が必要とされる場所においても、その効果を発揮する。

１：，ＬＥＤ照明装置
２：，ＬＥＤ素子
３：，平面状円板基板
４：，ＬＥＤモジュール
５：，フライアイレンズ
６：，フライアイレンズ体
７：，ヒートシンク
８：，モジュール組立体
９：，反射笠
１０：，電源装置
１１：，フライアイレンズ頂上部円筒の底面
１２：，フライアイレンズの底面部
１３：，光の進路
１４：，電源部分
１５：，電源ケーシング
１６：，取付アーム
１７：，熱による上昇気流

Claims (1)

1. 多数個のＬＥＤ素子及びそれらに配電する電気回路が平面状基板にそれぞれ分散配置されているＬＥＤモジュールと、前記ＬＥＤ素子から放射される光を集光するために前記ＬＥＤモジュールの前方に設置されたレンズ体と、前記レンズ体から放射される光束群を包囲する筒状反射笠と、前記ＬＥＤモジュールに電気エネルギーを供給するために前記反射笠の上方に設置される電源部分を内蔵した電源ケーシングとを含むＬＥＤ照明装置に、次の要件を具備させたことを特徴とするＬＥＤ照明装置；（１）前記ＬＥＤモジュールが複数個、使用されていること、（２）先端が垂直に配列しているフィンを多数個、周面に有するヒートシンクの中にＬＥＤモジュールが設置されていること、（３）前記反射笠が逆平底鍋形状をなして実質上平らな上面を有していること、（４）前記ＬＥＤモジュールが反射笠の周縁側に設置されていること、（５）前記ＬＥＤモジュールが前記電源ケーシングのテーパー部分の接線よりも外側に設置されていること、（６）前記ヒートシンクと前記電源ケーシングとが直接熱伝導しないように両者の間に空間が設けられていること。
   

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