JP2013125603A - Led lighting fixture - Google Patents
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Description
本発明は、複数の半導体発光素子(以下、LEDと略称)を同時に発光させて照明光を得るようにしたLED照明器具に関するもので、LEDの発光に伴う発熱の影響を極力少なくするとともに、LED駆動電源の性能が劣化した場合においても、電源モジュールの交換メンテナンスが容易となるようにし、長期に安定した照明効果が得られるようにしたものである。 The present invention relates to an LED lighting apparatus in which a plurality of semiconductor light-emitting elements (hereinafter abbreviated as LEDs) are simultaneously emitted to obtain illumination light, and the influence of heat generated by light emission of the LED is reduced as much as possible. Even when the performance of the drive power supply is deteriorated, replacement maintenance of the power supply module is facilitated, and a stable lighting effect can be obtained for a long time.
従来から蛍光管を光源とする照明器具が主流となっているが、蛍光管が規格相当の安定した発光をするのは、約3000時間とされている。これに安定器などの劣化などもあり、商業施設などにおいては蛍光管の交換メンテナンスは日常の作業となっている。また、白熱電球に比べて蛍光管の消費電力は低いものの、その消費電力を更に効果的に低減する方法は提案されていないのが実状である。 Conventionally, lighting fixtures using a fluorescent tube as a light source have been mainstream, but it takes about 3000 hours for the fluorescent tube to emit stable light emission equivalent to the standard. This also includes deterioration of ballasts, etc., and replacement of fluorescent tubes is a daily work in commercial facilities. Moreover, although the power consumption of the fluorescent tube is lower than that of the incandescent bulb, no actual method for reducing the power consumption has been proposed.
そこで注目されているのがLEDを採用した照明器具であるが、このLEDは、蛍光管より約10倍以上の設計寿命が約40000時間あるとされている。このLEDを採用し、既存の蛍光管用のソケットに取り付けることができるようにした照明器具が提案されている(例えば、特許文献1、2)。この特許文献1、2に開示された構成は、蛍光管に相当する散光スリーブ内にLEDアレイ基板と、このLEDアレイ基板のLEDを発光させるための点灯回路を同時に封入するようにしたものである。
Therefore, attention is focused on lighting fixtures employing LEDs, which are said to have a design life of about 40000 hours, which is about 10 times or more that of fluorescent tubes. There has been proposed a lighting fixture that employs this LED and can be attached to an existing socket for a fluorescent tube (for example,
また、LEDとこのLEDの駆動電源を同時に内蔵することによる熱干渉を防ぎ、製品寿命を長くすることを目的として駆動電源を外部に設け、この駆動電源において生成された直流電源をケーブルにより照明装置本体に供給する照明器具が提案されている(例えば、特許文献3)。この特許文献3に開示された構成は、駆動電源を別構成とするものであるが、特許文献1、2と同様に蛍光管に相当する散光スリーブ内にLEDアレイ基板を封入するようにしたものである。
In addition, for the purpose of preventing thermal interference due to the simultaneous incorporation of the LED and the drive power supply of the LED, and extending the life of the product, a drive power supply is provided outside, and the direct current power generated in the drive power supply is illuminated by a cable. The lighting fixture supplied to a main body is proposed (for example, patent document 3). The configuration disclosed in
ところで、白色電球や蛍光灯は、エネルギー損失は大きいもののその多くは赤外線で直接放射されてしまうため、光源の発熱は少ない。ところが、半導体素子であるLEDは、可視光で消費されるエネルギー以外はすべて熱に変換されることになる。また、熱源の1つであるLEDパッケージは表面積が小さいため、対流や輻射による放熱が小さく、熱的に厳しい環境にあると言える。 By the way, although white light bulbs and fluorescent lamps have a large energy loss, most of them are directly radiated by infrared rays, so the light source generates little heat. However, LEDs that are semiconductor elements are all converted to heat except for energy consumed by visible light. In addition, since the LED package, which is one of the heat sources, has a small surface area, it can be said that it is in a thermally severe environment due to a small heat dissipation due to convection and radiation.
このように熱源となるLEDは、温度が上昇すると電気抵抗が小さくなる特性があり、そのため、温度上昇→抵抗減少→電流増加→発熱増加→温度上昇となる負のスパイラルに陥り、素子の劣化を生じることになる。また、この熱による影響は、封止材料の劣化による透明度の低下、繰り返される膨張・収縮の度合いが大きくなることによる反りや亀裂が生じることになり、熱対策に関する配慮は重要な課題となっている。 As described above, the LED as a heat source has a characteristic that the electrical resistance decreases as the temperature rises.Therefore, the LED falls into a negative spiral in which the temperature rises, the resistance decreases, the current increases, the heat generation increases, and the temperature rises. Will occur. In addition, the effect of this heat causes a decrease in transparency due to deterioration of the sealing material, and warping and cracking due to the increased degree of repeated expansion and contraction, and consideration of heat countermeasures is an important issue. Yes.
このような熱対策に関する配慮は、LEDの駆動電源に対しても十分でなければならない。駆動電源を構成する電源回路は商用交流電源を低電圧の直流に変換し、大きい電流を流してLEDを高輝度に発光させるため、抵抗素子などからの発熱が大きくなる。特に電解コンデンサの熱による劣化は著しく、環境温度が定格値を超えるような状態になると急速に寿命が短くなることが知られている。したがって、LED照明器具を構成する場合には、LED駆動電源部を備えたLED光源の設計寿命約40000時間相当またはこれ以上に駆動電源の寿命も確保しなければならないことになる。 Such consideration regarding heat countermeasures must be sufficient for the LED drive power supply. The power supply circuit that constitutes the drive power supply converts the commercial AC power supply to a low-voltage direct current, and causes a large current to flow to cause the LED to emit light with high brightness, so heat generation from the resistance element or the like increases. In particular, it is known that the electrolytic capacitor is significantly deteriorated by heat, and the life is rapidly shortened when the environmental temperature exceeds the rated value. Therefore, when configuring an LED lighting apparatus, it is necessary to ensure the life of the drive power supply equivalent to or longer than the design life of about 40000 hours of the LED light source provided with the LED drive power supply unit.
ところが、特許文献1、2に開示されたような、LEDアレイ基板とLED駆動電源を同時に封入した蛍光管型のLED照明器具である場合は、散光スリーブ内にLEDと電源回路からの発熱が滞留することになり、散光スリーブ内の温度が極端に高くなることを否めない。このような構成のLED照明器具における対応策として、LEDアレイ基板の背面の空間を大きくして電源回路に耐熱規格の大きい高価な電気部品を採用することも一応考え得るが、根本的な対策とはならない。このような構成にした場合、即ち、電気回路を収容する部分の容積を大きくする必要があることから、LEDが散光スリーブに接近してしまうことから照射角の狭い発光となり、また、散光スリーブの内部に温度傾斜が生じた場合は、LEDの発光状態に差異が生じてしまうことになり、実用性の乏しいものとなる。
However, in the case of a fluorescent tube-type LED lighting fixture as disclosed in
一方、特許文献3は、このような発熱に対する問題を配慮するようにしたものであるが、照明装置と別体となるユニット構成された駆動電源を、照明装置を取り付けるベース器具の側面に固定、ベース器具の内部に固定、あるいは建物の天井の壁面に固定し、照明装置と駆動電源をケーブルで接続するようにしている。このような構成による場合、照明装置を安定に取り付けるためのベース器具なる付帯装置が必需となり、駆動電源の大掛かりな取付作業が必要となるとともに、製造コスト、据付作業コストを上昇する要因となる。また、駆動電源を照明装置の外部に配設した場合は、この駆動電源が室内に露呈することになり、デザイン的観点から好ましいものではない。
On the other hand,
さらに、照明装置のLEDより駆動電源の劣化が先行することから、駆動電源の能力が低下した場合これを交換しなければならない。ところが、高所である建築物の天井面に据え付けてある照明装置から駆動電源を取り外し、さらにケーブルを取り外して新たな駆動電源を取り付ける作業は容易なものではなく、危険性を伴う電工工事に相当することから専門知識を備えない一般の家庭人などには到底対応できるものではない。しかも、駆動電源をベース器具の内部に固定している場合は更に交換作業は困難なものとなる。 Further, since the drive power supply is deteriorated earlier than the LED of the lighting device, it must be replaced when the capacity of the drive power supply is reduced. However, it is not easy to remove the drive power from the lighting equipment installed on the ceiling of a high-rise building, and then remove the cable and install a new drive power, which is equivalent to dangerous electrical work. Therefore, it is not possible to cope with ordinary householders who do not have specialized knowledge. Moreover, when the drive power source is fixed inside the base instrument, the replacement work becomes more difficult.
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、LED光源部およびLED駆動電源部を一体化しつつ放熱効果を向上し、LED駆動電源部の電源モジュールの交換をきわめて容易に行うことができるようにしたもので、メンテナンスの作業性を向上するようにしたLED照明器具を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is possible to improve the heat dissipation effect while integrating the LED light source unit and the LED drive power supply unit, and to easily replace the power supply module of the LED drive power supply unit. An object of the present invention is to provide an LED lighting apparatus that can improve maintenance workability.
そこで本発明は、以下に述べる各手段により上記課題を解決するようにした。即ち、請求項1に記載の発明では、LEDアレイ基板を備えた長尺のLED電源部と、該LED光源部上にLED光源部より短尺のLED駆動電源部を一体に備えてなり、前記LEDアレイ基板のLEDを点灯する電源モジュールを前記LED駆動電源部に対し着脱可能としたLED照明器具となるようにする。 Therefore, the present invention solves the above problems by means described below. That is, according to the first aspect of the present invention, a long LED power source unit provided with an LED array substrate and an LED drive power source unit shorter than the LED light source unit on the LED light source unit are integrally provided, and the LED The power supply module for lighting the LEDs on the array substrate is made to be an LED lighting apparatus that is detachable from the LED drive power supply unit.
請求項2に記載の発明では、LEDアレイ基板を備えた複数の長尺のLED光源部と、該LED光源部上にLED光源部より短尺の駆動電源部を一体に備えてなり、前記LEDアレイ基板のLEDを点灯する電源モジュールを前記LED駆動電源部に対し着脱可能としたLED照明器具となるようにする。 According to a second aspect of the present invention, a plurality of long LED light source units each including an LED array substrate and a driving power source unit shorter than the LED light source unit are integrally provided on the LED light source unit, and the LED array A power supply module for lighting the LED on the board is configured to be an LED lighting fixture that is detachable from the LED drive power supply unit.
請求項3に記載の発明では、上記請求項1または請求項2に記載のLED照明器具において、LED光源部とLED駆動電源部が軽金属により一体に形成されているようにする。 According to a third aspect of the present invention, in the LED lighting apparatus according to the first or second aspect, the LED light source unit and the LED drive power source unit are integrally formed of light metal.
請求項4に記載の発明では、上記請求項1または請求項2に記載のLED照明器具において、LED駆動電源部の天板の中央部に商用交流電源との接続手段を設けるようにする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the LED lighting apparatus according to the first or second aspect of the present invention, means for connecting to a commercial AC power source is provided at the center of the top plate of the LED drive power source.
請求項5に記載の発明では、上記請求項1または請求項2に記載のLED照明器具において、LED駆動電源部の天板の側部にフランジを形成し、該フランジを建築物の天井壁に固定した保持具に装着するようにする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the LED lighting apparatus according to the first or second aspect, a flange is formed on the side of the top plate of the LED drive power supply unit, and the flange is formed on the ceiling wall of the building. Wear on a fixed holder.
請求項6に記載の発明では、上記請求項1または請求項2に記載のLED照明器具において、LED駆動電源部に通気孔を形成し、該LED駆動電源部の内部の換気が可能となるようにする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the LED lighting apparatus according to the first or second aspect, a vent hole is formed in the LED drive power supply unit so that the inside of the LED drive power supply unit can be ventilated. To.
請求項7に記載の発明では、上記請求項1または請求項2に記載のLED照明器具において、LED駆動電源部の内部にマルチコネクタを備え、該マルチコネクタに電源モジュールの基板の端部が接続されるようにし、前記電源モジュールにより生成された直流電源がLED駆動電源部の内部からLED光源部のLEDアレイ基板に供給されるようにする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the LED lighting apparatus according to the first or second aspect, a multi-connector is provided inside the LED drive power supply unit, and an end portion of the substrate of the power supply module is connected to the multi-connector. The DC power generated by the power supply module is supplied from the inside of the LED drive power supply unit to the LED array substrate of the LED light source unit.
請求項8に記載の発明では、上記請求項7に記載のLED照明器具において、マルチコネクタはプッシュロック機構を有し、電源モジュールの基板の端部を保持するようにする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the LED lighting apparatus according to the seventh aspect, the multi-connector has a push-lock mechanism and holds the end portion of the substrate of the power supply module.
本発明によれば、LEDアレイ基板を備えたLED光源部とLED駆動電源部を一体に形成し、このLED駆動電源部に電源モジュールを着脱可能となるようにしたので、電源回路を構成する電気部品の劣化により駆動能力が低下した場合においても、電源モジュールの簡単な交換作業のみで初期性能を回復することができ、煩雑な電工工事などが不要となる。 According to the present invention, the LED light source unit including the LED array substrate and the LED drive power supply unit are integrally formed, and the power supply module can be attached to and detached from the LED drive power supply unit. Even when the driving capability is reduced due to the deterioration of the parts, the initial performance can be restored by only a simple replacement operation of the power supply module, and complicated electric work or the like becomes unnecessary.
また、LED光源部とLED駆動電源部とを軽金属により一体に形成することにより、LEDの発熱と電源回路の発熱が相乗することなく外部へ十分放熱されるので、LED駆動電源部内の温度をきわめて低くすることができる。これにより電源回路を構成する電気部品が受ける熱的影響が低くなり、安定した長寿命の電源となる。また、このように高い放熱効果が得られることから、照度を向上するためにLEDの数を増やすことが容易に可能であり、これに伴う電解コンデンサやトランスなどの電気部品の大型化にも容易に対応することができ、耐熱規格の低い安価な部品の採用が可能となる。 Also, by integrally forming the LED light source unit and the LED drive power supply unit with light metal, the heat generated by the LED and the heat generation of the power supply circuit are sufficiently radiated to the outside without synergisticity, so the temperature inside the LED drive power supply unit is extremely low. Can be lowered. Thereby, the thermal influence which the electric component which comprises a power supply circuit receives becomes low, and becomes a stable and long-life power supply. In addition, since such a high heat dissipation effect is obtained, it is possible to easily increase the number of LEDs in order to improve the illuminance, and it is easy to increase the size of electrical components such as electrolytic capacitors and transformers. Therefore, it is possible to use inexpensive parts with low heat resistance standards.
さらに、LED光源部とLED駆動電源部を一体化し、このLED駆動電源部を建築物の天井壁に固定した保持具に、いわゆるワンタッチで装着できるようにしたので、特別な工具および据付作業が全く不要となり、しかも、LED光源部を取り付けるためのベース器具などが不要となることから付帯経費を削減することができる。また、本発明のLED照明器具はきわめて軽量となるので、天井壁に配設した後においても落下などの懸念なく安定した取付状態を維持することができる。 Furthermore, since the LED light source unit and the LED driving power source unit are integrated, and this LED driving power source unit can be mounted on the holder fixed to the ceiling wall of the building with a so-called one-touch, there is no special tool or installation work. This eliminates the need for a base instrument or the like for attaching the LED light source unit, thereby reducing incidental expenses. Moreover, since the LED lighting fixture of this invention becomes very light weight, even if it arrange | positions on a ceiling wall, it can maintain the stable attachment state without fear of dropping.
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。図1は本発明のLED照明器具1の完成状態の外観を示す図であり、その要部の縦断面を図2に示し、横断面を図3に示す。図1に示すように本発明のLED照明器具1は長尺のLED光源部2およびこのLED光源部2より短尺のLED駆動電源部3を主体とするもので、アルミニウムなどの軽金属で一体に形成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing the appearance of the
前記LED光源部2を構成するベース基板4の下面には複数のLED5が配設されたLEDアレイ基板6が接着剤あるいはスペーサを介した螺着などの適宜手段により固定されている。そして、前記ベース基板4の長手方向の両側部にはアングル4aが形成されており、このアングル4aに光拡散剤を含む散光スリーブ7の両端部7aを装着する。
An LED array substrate 6 on which a plurality of
つぎに、前記LED光源部2のベース基板4の上面に配されるLED駆動電源部3は、方形の筺状中空体であって一方の側部が閉塞され、他方に開口3aが形成されている。そして、その内部の中央部に商用交流電源に接続するためのプラグ8およびマルチコネクタ9が固定され、プラグ8とマルチコネクタ9はリード線10により接続され、商用交流電源がマルチコネクタ9に導かれるようにしている。
Next, the LED drive
前記LED駆動電源部3の内壁にはガイド溝3bが形成されており、このガイド溝3bにより電源モジュール11の配線基板11aの側端を案内し、前記マルチコネクタ9に接続可能となるようにしている。前記電源モジュール11は図4に示すように、前記開口3aに装着するサイドカバー12の底部に配線基板11aの端部を固定し、この配線基盤11aの表面上にトランス13、整流用半導体14、電解コンデンサ15、抵抗素子16などの電気部品が配置され、プリント配線11bにより所定の電源回路が構成されている。
A
前記マルチコネクタ9の内部には前記プリント配線11bに接触して電気的に導通する接触子を備えるが、挿入口9aから挿入された配線基板11aの端部を保持するプッシュロック機構9bを備え、装着した電源モジュール11の脱落を防止するようにしている。なお、装着した電源モジュール11は、そのサイドカバー12を再度押し込むことにより配線基板11aの端部の保持が解除され、外部へ取り出すことができる。
The multi-connector 9 includes a contactor that contacts and electrically conducts the printed
電源モジュール11が装着され、プラグ8が天井コンセントCに接続されると、商用交流電源がプラグ8のリード線10からマルチコネクタ9、および配線基板11aのプリント配線11bを介してトランス13に供給される。このトランス13により低電圧に変換された電流は、整流用半導体14、電解コンデンサ15、抵抗素子16により直流電流となり、マルチコネクタ9のリード線17からLED光源部2のLEDアレイ基板6に供給され、複数のLED5を同時に発光させることになる。なお、LED駆動電源部3の内部の残余の空間にリモコン受信モジュールや調光モジュールの収容が可能である。
When the
以上のように構成された本発明のLED照明器具1は、建築物の天井壁に配設する必要があり、その一例を以下に説明する。図3に示す保持クリップ50は、図5に示すようにその両端部が内方に曲成され挟持爪50aとなるようにしている。この保持クリップ50はその通孔50bに挿通された木ネジ51により天井壁W1および補強板2にネジ止めされている。したがって、前記挟持爪50a間にLED駆動電源部3の天板の側部のフランジ3cを押し込むことにより、挟持爪50aに張力が発生して保持され、プラグ8と天井コンセントCが同時に接続されることになる。
It is necessary to arrange | position the
また、天井コンセントCがローゼットタイプあるいはシーリングタイプである場合は、プラグ8を専用のものとする必要がある。この場合は、図6に示すように、プラグ8を固定する位置に凹陥部3dを形成し、この凹陥部3dの底部に形成した通孔3eから、前記マルチコネクタ9に接続した電灯線60を引き出し、これに専用のプラグ9を接続する。このように構成しておくことにより、プラグ8を天井コンセントCに接続した後、電灯線60を内部空間に収容しながらLED駆動電源部3を保持クリップ50に装着することができ、図7に示すようにプラグ8は凹陥部3d内に収まることになる。
When the ceiling outlet C is a rosette type or a ceiling type, the
以上のように構成された本発明のLED照明器具1は、図8に例示するように、室内Rの天井壁W1に、いわゆるワンタッチで配設され、即時に照明機能が得られる。なお、図9に示すようにLED駆動電源部3の外壁の適宜の位置に通孔3fを形成しておくことにより、LED駆動電源部3の内部の換気が促進され、温度上昇を更に防止することができる。
As illustrated in FIG. 8, the
図10は、多灯型の構成を例示するもので、2本のLED光源部2に跨ってLED駆動電源部3を一体に配設するようにしたもので、このように構成した場合においても、保持クリップ50をLED駆動電源部3の増加幅に対応させて構成することにより容易に対応することができる。なお、図1のように構成した単灯型の複数の並設によっても多灯型に相当する効果を得ることができ、室内の条件に容易に対応することができる融通性を備える。
FIG. 10 exemplifies a multi-lamp type configuration, in which the LED drive
1・・・・・・LED照明器具
2・・・・・・LED光源部
3・・・・・・LED駆動電源部
4・・・・・・ベース基板
5・・・・・・LED
6・・・・・・LEDアレイ基板
7・・・・・・散光スリーブ
8・・・・・・プラグ
9・・・・・・マルチコネクタ
10・・・・・リード線
11・・・・・電源モジュール
11a・・・・配線基板
12・・・・・サイドカバー
13・・・・・トランス
14・・・・・整流用半導体
15・・・・・電解コンデンサ
16・・・・・抵抗素子
50・・・・・保持クリップ
60・・・・・電灯線
1 ....
6 ....
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JP2016046047A (en) * | 2014-08-21 | 2016-04-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Light source unit and lighting fixture using the same |
JP2016095941A (en) * | 2014-11-12 | 2016-05-26 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Luminaire |
-
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