JP2012248342A - Ｌｅｄ照明灯 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤと点灯装置を効率良く冷却してこれらの寿命延長とＬＥＤの発光効率の向上を図ることができる小型で軽量なＬＥＤ照明灯を提供すること。
【解決手段】筐体２とその一端開口部を覆うアウタレンズ３によって形成される空間内に、ＬＥＤ９が実装されたＬＥＤ基板１０、ＬＥＤ９を駆動するための点灯装置１１、ＬＥＤ９から出射される光を配光制御するリフレクタ（又はレンズ）４を収容して成るＬＥＤ照明灯１において、前記筐体２内に前記リフレクタ（又はレンズ）４によって区画される通気路５を形成し、該通気路５内に前記ＬＥＤ基板１０と前記点灯装置１１及び遠心ファン１３を配置するとともに、前記アウタレンズ３に形成された吸気口７と排気口６を介して前記通気路５を大気に連通させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とするＬＥＤ照明灯に関するものである。

ＬＥＤは高輝度で省電力、高寿命等の特長を有することから、近年、街路灯、道路灯等の他、一般照明用の照明灯にもＬＥＤが光源として使用されるようになってきつつある。

ここで、従来のＬＥＤを光源として用いた照明灯（以下、ＬＥＤ照明灯と称する）の一例を図６に示す。

即ち、図６は電球型のＬＥＤ照明灯の側断面図であり、図示のＬＥＤ照明灯１０１は、カップ状の筐体１０２とその一端（図６の上端）開口部を覆う光透過性のアウタレンズ１０３によって画成される密閉空間Ｓ内に、ＬＥＤ１０９が実装されたＬＥＤ基板１１０、ＬＥＤ１０９を駆動するための点灯装置１１１、該点灯装置１１１を電気的に絶縁するための樹脂ケース１１２、ＬＥＤ１０９から出射される光を反射させるリフレクタ（又は配光用のレンズ）１０４を収容するとともに、筐体１０２の他端（図６の下端）に口金１０８を取り付けて構成されている。斯かるＬＥＤ照明灯１０１は、ＬＥＤ１０９の発光や点灯装置１１１の駆動によって発熱するため、これを効率良く冷却してＬＥＤ１０９の発光効率や寿命の低下、点灯装置内１１１の電界コンデンサやＩＣ等の不図示の電子部品の寿命低下等を防ぐ必要がある。

そのため、ＬＥＤ照明灯にあっては、筐体１０２を熱伝導率の高いアルミニウムで構成し、この筐体１０２にＬＥＤ１０９の周縁を密着させ、ＬＥＤ１０９から発生する熱をＬＥＤ基板１１０から筐体１０２へと伝導させ、筐体１０２表面からの輻射によって大気中に放熱することによってＬＥＤ１０９を冷却することが行われている。この場合、筐体１０２の放熱面積を拡大するために該筐体１０２に放熱フィンを設けることも行われている。

斯かる筐体１０２の表面からの放熱による冷却方式を採用する場合、明るさを高めるためにＬＥＤ１０９の出力を上げると発熱量が増え、これに伴って筐体１０２を大きくする（表面積を大きくして放熱量を増やす）必要があるため、当該ＬＥＤ照明灯１０１にあっては明るさとサイズ（筐体１０２の表面積）とはトレードオフの関係となっている。

ところで、特許文献１には、密封容器内に光源と換気ユニットを収容し、光源から発する熱を換気ユニットによって生成される気流によって容器の内部表面へと輸送することによって冷却性能を高めた発光装置が提案されている。

特表２０１０−５４１１５２号公報

しかしながら、図６に示すＬＥＤ照明灯１０１では、発熱源であるＬＥＤ１０９や点灯装置１１１が筐体１０２内の密閉空間Ｓに収容されているため、筐体１０２からの放熱だけでは冷却効果に限界があり、ＬＥＤ１０９や点灯装置１１１を十分に冷却することができず、使用環境によってはＬＥＤ１０９や点灯装置１１１の電子部品の熱による劣化が顕著となって製品であるＬＥＤ照明灯１０１の寿命が短くなるという問題があった。又、特許文献１において提案された発光装置においても、光源と換気ユニットが密封容器内に収容されているため、換気ユニットによって発生する気流が密封容器内で循環するのみであり、結局は内部表面からの放熱による冷却に依存しているために冷却効果には限界がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、ＬＥＤと点灯装置を効率良く冷却してこれらの寿命延長とＬＥＤの発光効率の向上を図ることができる小型で軽量なＬＥＤ照明灯を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、筐体とその一端開口部を覆うアウタレンズによって形成される空間内に、ＬＥＤが実装されたＬＥＤ基板、ＬＥＤを駆動するための点灯装置、ＬＥＤから出射される光を配光制御するリフレクタ又はレンズを収容して成るＬＥＤ照明灯において、前記筐体内に前記リフレクタ又はレンズによって区画される通気路を形成し、該通気路内に前記ＬＥＤ基板と前記点灯装置及びファンを配置するとともに、前記アウタレンズに形成された吸気口と排気口を介して前記通気路を大気に連通させたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ＬＥＤ基板によって前記ファンを収容する収納空間を画成し、該収納空間を、前記ＬＥＤ基板に形成された開口部を介して前記通気路に連通させるとともに、前記排気口を介して大気に連通させたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記ファンを遠心ファンとして縦方向に配置したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、２枚の前記ＬＥＤ基板を平行に対向配置し、各ＬＥＤ基板に形成された前記開口部を相対向させ、前記遠心ファンを前記ＬＥＤ基板の各開口部に吸込口が開口する両吸込型としたことを特徴とする。

請求項１及び２記載の発明によれば、ファンが駆動されると、筐体内に形成された通気路内を外気が流れることによってＬＥＤ基板と点灯装置が強制空冷されるため、ＬＥＤ基板に実装されたＬＥＤと点灯装置の電子部品が効率良く冷却されてこれらの温度上昇が抑えられる。このため、ＬＥＤの発光効率が高められるとともに、該ＬＥＤと点灯装置の電子部品の寿命が延び、製品としてのＬＥＤ照明灯の耐久性が高められる。又、冷却性能を高めるために筐体を大きくしてその表面積を拡大したり、筐体に放熱フィン等を設ける必要がないため、ＬＥＤ照明灯の小型化と軽量化を図ることができる。

請求項３記載の発明によれば、ファンを遠心ファンとして筐体内で縦方向に配置したため、風量は少ないが静圧が高いために熱を外部に排出する能力が高い遠心ファンの性能を効果的に活用することができ、ＬＥＤと点灯装置を効果的に冷却することができる。又、アウタレンズの同一面上に吸気口と排気口を配置することができ、当該ＬＥＤ照明灯を下向きに取り付けた場合、アウタレンズ面から通気路へと外気を吸ってアウタレンズ面から外気を排出する構成が可能となり、ダウンライトのように天井に埋め込まれるＬＥＤ照明灯にあっては、通気性が悪いために排気熱が天井にこもるという不具合が発生することがない。

請求項４記載の発明によれば、遠心ファンを両吸込型とすることによって、遠心ファンの欠点である風量不足を補って高い冷却効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ照明灯の平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の実施の形態２に係るＬＥＤ照明灯の側断面図である。 本発明の実施の形態２に係るＬＥＤ照明灯の天井への取付状態を示す側断面図である。 従来のＬＥＤ照明灯の側断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ照明灯の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図２のＢ−Ｂ線断面図である
本実施の形態に係るＬＥＤ照明灯１は、電球型の照明灯であって、カップ状の筐体２の内部には、筐体２とその一端（図２及び図３の上端）開口部を覆う光透過性のアウタレンズ３によって空間が形成されており、この空間内には、凹球面状のリフレクタ４によって区画される通気路５が形成されている。そして、通気路５は、図１に示すようにアウタレンズ３の中心部に形成されたスリット状の複数の排気口６とその周囲に形成された複数の吸気口７によって大気に連通している。又、筐体２の他端（図２及び図３の下端）には口金８が取り付けられている。ここで、筐体２とリフレクタ４は熱伝導性の高いアルミニウム、放熱樹脂、放熱セラミック等によって構成されている。尚、配光手段としてリフレクタ４に代えて光学レンズとしてインナレンズを用いても良い。

筐体２内に形成された前記通気路５内には、ＬＥＤ９が実装された２枚のＬＥＤ基板１０と、ＬＥＤ９を駆動するための点灯装置１１と、該点灯装置１１を電気的に絶縁するための樹脂ケース１２及び遠心ファン（シロッコファン）１３が配置されている。尚、図２及び図３に示すように、筐体２内の上部にはリフレクタ４とアウタレンズ３及びＬＥＤ基板１０によって密閉空間Ｓ１が形成されており、この密閉空間Ｓ１内に前記ＬＥＤ９が収容されている。このようにＬＥＤ９が密閉空間Ｓ１内に収容されているため、該ＬＥＤ９に埃等が付着することがない。

前記２枚のＬＥＤ基板１０は、図２に示すように光軸Ｘに関して相対向して縦方向に配置されており、これらのＬＥＤ基板１０の間には収納空間Ｓ２が形成され、この収納空間Ｓ２に前記遠心ファン１３が縦方向に配置されている。そして、２枚のＬＥＤ基板１０には、図３に示すように円孔状の開口部１０ａが光軸Ｘに関して相対向して形成されており、遠心ファン１３には、その吸込口がＬＥＤ基板１０の両開口部１０ａに開口する両吸込型のものが使用されている。又、この両吸込型の遠心ファン１３を収容する収納空間Ｓ２は、２枚のＬＥＤ基板１０に形成された開口部１０ａを介して前記通気路５に連通するとともに、アウタレンズ３に形成された排気口６を介して大気に連通している。

更に、前記点灯装置１１は、図３に示すように２枚のＬＥＤ基板１０にそれぞれ形成された円孔状の開口部１０ａの中心を通るよう縦方向に配された基板１１Ａを有しており、この基板１１ＡのＬＥＤ基板１０の開口部１０ａに臨む部分（通気路５の外気が通過する部分）には電界コンデンサ１１ａやＩＣ１１ｂ等の熱に弱い電子部品が実装されている。

而して、以上のように構成された電球型のＬＥＤ照明灯１は、その口金８を不図示の電球ソケットにねじ込むことによって取り付けられて照明用として使用される。このようにＬＥＤ照明灯１が取り付けられた状態において不図示のスイッチがＯＮされると、該ＬＥＤ照明灯１の点灯装置１１に通電され、該点灯装置１１によってＬＥＤ９が起動されて発光し、その光は図２に矢印にて示すようにリフレクタ４で反射した後にアウタレンズ３を通って出射して照明に供される。

又、同時にＬＥＤ照明灯１の遠心ファン１３が駆動され、アウタレンズ３に形成された吸気口７から外気が図２に矢印にて示すように通気路５内へと吸い込まれる。そして、通気路５内に吸い込まれた外気は、２枚のＬＥＤ基板１０に形成された開口部１０ａから収納空間Ｓ２へと流入して遠心ファン１３の両吸込口から軸方向に吸い込まれ、遠心ファン１３によって昇圧されて径方向外方（図１の上方）へと吐出され、収納空間Ｓ２を流れてアウタレンズ３に形成された排気口６から大気中に排出される。

以上のように、本実施の形態に係るＬＥＤ照明灯１においては、筐体２内に形成された通気路５内を外気が流れることによってＬＥＤ基板１０と点灯装置１１が強制空冷されるため、ＬＥＤ基板１０に実装されたＬＥＤ９と点灯装置１１の電界コンデンサ１１ａやＩＣ１１ｂ等の熱に弱い電子部品が効率良く冷却されてこれらの温度上昇が抑えられる。このため、ＬＥＤ９の発光効率が高められるとともに、該ＬＥＤ９と電界コンデンサ１１ａやＩＣ１１ｂ等の電子部品の寿命が延び、製品としてのＬＥＤ照明灯１の耐久性が高められる。

又、本実施の形態に係るＬＥＤ照明灯１においては、冷却性能を高めるために筐体２を大きくしてその表面積を拡大したり、筐体２の外面に放熱フィン等を設ける必要がないため、小型化と軽量化を図ることができる。

更に、本実施の形態に係るＬＥＤ照明灯１においては、ファン１３として遠心ファンを使用し、この遠心ファン１３を筐体２内の収納空間Ｓ２に縦方向に配置したため、風量は少ないが静圧が高いために熱を外部に排出する能力が高い遠心ファン１３の性能を効果的に活用することができ、ＬＥＤ９と点灯装置１１を効果的に冷却することができる。そして、本実施の形態では、遠心ファン１３を両吸込型としたため、遠心ファン１３の欠点である風量不足を補って高い冷却効果を得ることができる。

尚、筐体２を電気絶縁性の高い樹脂で構成した場合には、絶縁性の樹脂ケース１２を省略することができる。又、筐体２を熱伝導性の高いアルミニウムで構成した場合には、ＬＥＤ基板１０を筐体２に密着させる構成を採用すれば、ＬＥＤ９で発生する熱をＬＥＤ基板１０から筐体２へと伝導させ、筐体２の表面から大気中に放熱させることができるため、冷却効果が更に高められる。同様に、リフレクタ４にアルミニウム製のものを用いた場合にも、該リフレクタ４をアルミニウム製の筐体２に密着させれば、リフレクタ４の熱を筐体２に伝導させ、筐体２の表面から大気中に放熱させることができる。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図４に基づいて以下に説明する。

図４は本発明の実施の形態２に係るＬＥＤ照明灯の側断面図であり、本実施の形態に係るＬＥＤ照明灯１’は、スポットライトやダウンライトとして使用されるものであって、図１〜図３に示す電球型のＬＥＤ照明灯１の口金８に代えて給電用のハーネス１４を点灯装置１１に接続した以外は図１〜図３に示した電球型のＬＥＤ照明灯１と同じ構成を有している。従って、図４においては図１〜図３において示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。

本実施の形態に係るＬＥＤ照明灯１’の基本構成は図１〜図３に示した電球型のＬＥＤ照明灯１と同じであるため、本実施の形態においても前記実施の形態１と同様の効果が得られるが、ここではＬＥＤ照明灯１’をダウンライトとして使用する場合の取付構造と効果を図５に基づいて説明する。

即ち、図５は本実施の形態に係るＬＥＤ照明灯１’をダウンライトとして使用する場合の該ダウンライトの天井への取付状態を示す側断面図であり、ダウンライトとしてのＬＥＤ照明灯１’は、天井１５に形成された凹部１５ａに埋め込まれる状態で下向き（アウタレンズ３が下に向くよう）に取り付けられ、このとき、アウタレンズ３に形成された吸気口７と排気口６（図４参照）は共に大気に下向きに開口している。

上記のようにＬＥＤ照明灯１’が天井１５の凹部１５ａ内に取り付けられた状態で不図示のスイッチがＯＮされると、該ＬＥＤ照明灯１’の点灯装置１１に通電され、該点灯装置１１によってＬＥＤ９が起動されて発光し、その光は図４に矢印にて示すようにリフレクタ４で反射した後にアウタレンズ３を通って下方（図４においては上方）に向かって出射し、下方を照明する。

又、同時にＬＥＤ照明灯１’の遠心ファン１３が駆動され、下方（図４においては上方）に向かって開口する吸気口７から外気が図４に矢印にて示すように通気路５内へと吸い込まれる。そして、通気路５内に吸い込まれた外気は、２枚のＬＥＤ基板１０に形成された開口部１０ａから収納空間Ｓ２へと流入して遠心ファン１３の両吸込口から軸方向に吸い込まれ、遠心ファン１３によって昇圧されて径方向外方（図４の上方）へと吐出され、収納空間Ｓ２を下方（図４においては上方）に向かって流れて排気口６から下方へと排出される。

以上のように、本実施の形態に係るＬＥＤ照明灯１’においては、筐体２内に形成された通気路５内を外気が流れることによってＬＥＤ基板１０と点灯装置１１が強制空冷されるため、ＬＥＤ基板１０に実装されたＬＥＤ９と点灯装置１１の電界コンデンサ１１ａやＩＣ１１ｂ等の熱に弱い電子部品が効率良く冷却され、これらの温度上昇が抑えられるという前記実施の形態１と同様の効果が得られる。

又、本実施の形態では、ＬＥＤ照明灯１’をダウンライトとして図５に示すように天井１５の凹部１５ａに埋め込むように下向きに取り付けた場合、アウタレンズ３に形成された吸気口７と排気口６が大気中に下向きに開口するため、アウタレンズ３の外面に開口する吸気口７から通気路５へと外気を上向きに吸って同じくアウタレンズ３の外面に開口する排気口６から外気を下向きに排出することができ、通気性が悪いために排気熱が天井１５の凹部１５ａにこもるという不具合が発生することがない。

尚、以上の実施の形態１，２に係るＬＥＤ照明灯１，１’において、筐体２の内面又はリフレクタ４の外面にフィンを設けることによって、吸気口７から遠心ファン１３を経て排気口６へと流れる外気を整流して通気性を高めることができる。

１，１’ ＬＥＤ照明灯
２ 筐体
３ アウタレンズ
４ リフレクタ
５ 通気路
６ 排気口
７ 吸気口
８ 口金
９ ＬＥＤ
１０ ＬＥＤ基板
１０ａ ＬＥＤ基板の開口部
１１ 点灯装置
１１Ａ 点灯装置の基板
１１ａ 電界コンデンサ
１１ｂ ＩＣ
１２ 樹脂ケース
１３ 遠心ファン（ファン）
１４ 給電用ハーネス
１５ 天井
１５ａ 天井の凹部
Ｓ１ 密閉空間
Ｓ２ 収納空間

Claims (4)

1. 筐体とその一端開口部を覆うアウタレンズによって形成される空間内に、ＬＥＤが実装されたＬＥＤ基板、ＬＥＤを駆動するための点灯装置、ＬＥＤから出射される光を配光制御するリフレクタ又はレンズを収容して成るＬＥＤ照明灯において、
   前記筐体内に前記リフレクタ又はレンズによって区画される通気路を形成し、該通気路内に前記ＬＥＤ基板と前記点灯装置及びファンを配置するとともに、前記アウタレンズに形成された吸気口と排気口を介して前記通気路を大気に連通させたことを特徴とするＬＥＤ照明灯。
2. 前記ＬＥＤ基板によって前記ファンを収容する収納空間を画成し、該収納空間を、前記ＬＥＤ基板に形成された開口部を介して前記通気路に連通させるとともに、前記排気口を介して大気に連通させたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明灯。
3. 前記ファンを遠心ファンとして縦方向に配置したことを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤ照明灯。
4. ２枚の前記ＬＥＤ基板を平行に対向配置し、各ＬＥＤ基板に形成された前記開口部を相対向させ、前記遠心ファンを前記ＬＥＤ基板の各開口部に吸込口が開口する両吸込型としたことを特徴とする請求項２又は３記載のＬＥＤ照明灯。
   

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