JP2013191530A - 放熱部材を有する発光ダイオード - Google Patents

Abstract

【課題】発光ダイオードがハイパワー及びハイルーメンを有する道路照明用の発光ダイオードに用いられる構造を提供する。
【解決手段】第一表面及び第二表面を有する基板、前記第一表面に設置される発光ダイオードモジュール、外部電源に電気的に接続させると共に前記発光ダイオードモジュールの発光に必要な電力を供給させる電気接続部、前記基板の第二表面側に設置される放熱部材、前記基板を収納させる空間を有するか、或いは前記放熱部材ないしは基板の第一表面に共に空間を形成させるランプシェード、及び前記基板及び放熱部材を同時に同じ方向に回転させる同時回転制御装置を備え、前記ランプシェードが前記基板を収納させる空間を有する場合、前記放熱部材はランプシェードの外に設置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオードに関し、より詳しくは、ハイパワー及びハイルーメンを有する発光ダイオードに用いられる構造に関する。

発光ダイオード（LED）は体積が小さい、反応時間が早い、消耗し難い、信頼性が高い、大量生産が可能等の多くの長所を有するため、既に従来の白熱電球や蛍光灯といった発光部材に取って代わってきている。

しかしながら、前述した従来の技術では、発光ダイオードの動作時に熱を発生させ、この熱を有効的に放熱出来ないため、発光ダイオードの発光効率を減衰させ、他の電力供給部材の寿命をも縮めた。

特に発光ダイオード光源をハイパワー及びハイルーメンが必要な道路照明に用いる場合、従来の放熱方式では不十分であり、発光ダイオードが用いられる道路照明の寿命も十分とは言えず、道路照明の発展は停滞したままになっている。このほか、発光ダイオードの道路照明は照明装置方式で全て組み終えた後に取り付けるが、交換用ランプが高価なため交換を躊躇わせた。

そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本考案の提案に到った。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。上記課題解決のため、本発明は、発光ダイオードがハイパワー及びハイルーメンを有する道路照明用の発光ダイオードに用いられる構造を提供することを主目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る発光ダイオードは、
第一表面及び第二表面を有する基板と、
前記第一表面に設置される発光ダイオードモジュールと、
外部電源に電気的に接続されると共に前記発光ダイオードモジュールの発光に必要な電力を供給させる電気接続部と、
前記基板の第二表面側に設置される放熱部材と、
前記基板を収納させる空間を有するか、或いは前記放熱部材か基板の第一表面と共に空間を形成させるランプシェードと、
前記基板及び放熱部材を同時に同じ方向へ回転させる同時回転制御装置を備え、
前記ランプシェードが前記基板を収納させる空間を有する場合、前記放熱部材はランプシェードの外に設置されることを特徴とする。

本発明によれば、ハイパワー及びハイルーメンを有する道路照明用の発光ダイオード構造が得られる。

本発明の一実施形態による発光ダイオードを説明する概略図である。 本発明の二実施形態による発光ダイオードを説明する概略図である。 本発明の三実施形態による発光ダイオードを説明する概略図である。 本発明の四実施形態による発光ダイオードを説明する概略図である。

以下に図面を参照して本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

［一実施形態］
まず、本発明に係る発光ダイオードの一実施形態について説明する。図１は本発明に係る発光ダイオード１００の一実施形態であり、第一表面１１及び第二表面１２を有する基板１０、前記第一表面１１に設置される発光ダイオードモジュール２０、前記基板１０を収納させる内部空間３１を有するランプシェード３０、前記ランプシェード３０に接続させ、外部電源に電気的に接続させると共に前記発光ダイオードモジュール２０の発光に必要な電力を供給させる電気接続部４０、前記基板１０の第二表面１２側のランプシェード３０の外を被覆させる放熱部材５０、及び同時回転制御装置６０を備える。

本実施形態では、同時回転制御装置６０は前記ランプシェード３０の電気接続部４０に対向する側に設置され、ランプシェード３０内の基板１０及びランプシェード３０の外の放熱部材５０を同時に同じ方向に回転させ、放熱部材５０は放熱カバーである。

実施形態の一部では、基板１０の第二表面１２には放熱板１３を設置させ、発光ダイオードモジュール２０の動作中に発生する熱を導熱させて放熱させる。

本発明の基板は発光ダイオードモジュールを設置させる基板であり、発光ダイオードを基板の同じ側(即ち第一表面１１)に設置させ、前記基板はアルミニウム基板、銅基板、シリコン基板、セラミック基板、或いは高熱伝導基板である。

本実施形態のランプシェードは発光ダイオードモジュールを被覆させて収納させ、発光ダイオードの動作時に発生する光を透過させる。ここから容易に理解できるのは、本発明の特徴はランプシェードの材質にあるのではなく、発光ダイオードのランプシェードの材質に用いる材料は制限されるわけではないが、ガラス或いはプラスチックを含むものも全て本発明に採用させてもよい。

本発明の電気接続部は外部電源からの電力を受給させ、適切に転換或いは保護を行い発光ダイオードの動作に必要な電圧／電流を供給させ、一般的な実施形態では、電気接続部包４０はバーナ４１、及びランプ本体４２ないしは他の結合物を備え、バーナ４１により発光ダイオードをソケットに固設させ、これにはＥ２７或いはＥ４０を含むがこれらに制限されるわけではなく、実施形態の一部では、バーナ４１の内部には電気回路部材を収納させ、ランプ本体４２の一部は転換或いは保護の為に必要な電気回路部材の収納に用いられ、実施形態の一部ではランプ本体４２は放熱材質により構成され、これにより電気回路部材が発生させる熱を放熱させる。

転換或いは保護の為の電気回路部材は整流モジュール、駆動モジュール、調光モジュール、電流制限モジュール或いは他の結合物を備えるが、これらに制限されず、またこれら前記電気回路部材は前記バーナ４１、もしくはランプ本体４２、ないしは基板１０に各自独立して設置されるか、或いは三者に分立して設置される。

本発明の電気接続部は前記発光ダイオードモジュールの発光に必要な電力を供給させ導線を経由して導電させ、本実施形態では、導線は湾曲可能な柔軟性或いは十分な長さを有し、ランプシェード３０内の基板１０とランプシェードの外の放熱部材５０とが同時に回転しても断裂されることが無く、実施形態の一部では、本発明に係る発光ダイオードは位置決め装置を有し、前記基板１０とランプシェードの外の放熱部材５０との同時回転を一区間に制限させて前記導線が過度に捻転し断裂するのを防ぎ、前記位置決め装置は同時回転を終了した基板１０及び放熱部材５０を固定させて再び回転しないようにする。

実施形態の一部では、電気接続部４０が供給する前記発光ダイオードモジュールの発光に必要な電力は接触導電或いは無線電力供給モジュールを経由させ、接触導電は基板から延伸される電力供給接点と電気接続部４０の電力供給接点の設計により、ランプシェード内の基板とランプシェードの外の放熱部材との同時回転時の電気的接続を維持させ、無線電力供給モジュールは基板上に設置される電力受給モジュールと電気接続部に設置される電力供給モジュールとの交互作用により電力供給効果を達成させる。

本実施形態の特色は放熱部材の設置と使用にあり、これにより前記基板が発光ダイオードの動作により発生する熱を放熱させる。従来の技術では取り付け完了後の発光ダイオードの基板の発光面を下へ向け、ランプシェードと電気接続部との接触エリアに回転機構を設置させるが、このような設計では電気接続部が放熱機能も負担させねばならず、高温になるため設置される電気回路部材に影響を与えその寿命を縮めさせた。

本実施形態では基板に同時回転制御装置及び放熱部材を固設させることで、発光ダイオードモジュールが動作時に発生させる熱をランプシェードの外の放熱部材へと導熱させ、放熱部材の材質及び構造の設計には熱が大気中に発散させるものを選択させ、体積及び設置条件が許せば、放熱部材は冷却フィン（ひれ状放熱板）或いは放熱孔を有して放熱効率を高めても良い。

本実施形態のランプシェードの電気接続部に対向させる側には同時回転制御装置を設置させ、同軸固設の設計等によりランプシェード内の基板とランプシェードの外の放熱部材とに導熱させる。この設計には２つの長所がある。(一)発光ダイオードの動作時に発生させる熱が放熱部材により一部放熱され、従来の電気接続部では放熱により電気回路部材に熱を与えて寿命を縮めさせていた問題を回避させる。(二)放熱部材の面積が電気接続部より大きいため、放熱効果が更に好ましくなる。

更には、本発明の放熱部材は延性、或いは延性機構を有し、発光ダイオードはランプに設置されると共に照明の方向を調整させた後、前記延性部或いは延性機構を作動させ、放熱部材に照明装置或いは周囲の部材に接触させ、放熱部材が接触される事で発光ダイオード以外の物体へ導熱させ、特に本発明に係る発光ダイオードをハイパワー(道路照明等)が必要な照明に応用する場合、熱は道路照明本体へと導熱され、熱を空気中へ放熱させる効果を更に高める。

［二実施形態］
次は、本発明に係る発光ダイオードの二実施形態について説明する。
図２によれば、実施形態の一部では、本発明に係る発光ダイオード２００は、ファン７０を更に備え、前記ファン７０は前記同時回転制御装置６０、放熱部材５０、ないしは基板の第二表面１２の内の何れかに設置されると共に前記電気接続部４０に電気的に接続される。ファン７０の動作によりファン付近の空気を流動させて放熱効率を高める。図２によると、前記ファン７０は前記ランプシェード３０内の空気を流動させて導熱及び放熱効率を高める。

本発明の同時回転制御装置は基板及び放熱部材を同時に回転させ、横設される発光ダイオードの基板の発光面を目的方向へ向け、放熱部材は同時に基板の非発光面側まで移動させる。具体的な実施形態では同時回転制御装置は同軸つまみであり、前記基板及び放熱部材は前記同軸つまみの軸上に固設され、つまみが回転すると、基板及び放熱部材は同時に回転する。

［三実施形態］
次は、本発明に係る発光ダイオードの三実施形態について説明する。本発明の他の実施形態の発光ダイオード３００は図３を示すように、本実施形態では、ランプシェード３０は放熱部材５０と共に前記基板１０を収納させる内部空間３１を形成させ、基板１０の第一表面１１はランプシェード３０の側であり、第二表面１２は放熱部材５０の側であり、本実施形態では、同時回転制御装置６０はランプシェード３０と放熱部材５０との結合物と電気接続部４０との間に設置され、前記同時回転制御装置６０はランプシェード３０、放熱部材５０、及び基板１０を同時に同じ方向へ回転させる。

上述の実施形態では、発光ダイオードモジュール２０の動作時に発生させる熱は基板１０及び放熱部材５０に固設される同時回転制御装置６０により導熱され、放熱部材５０により熱を空気中へ放熱させる。然しながら実施形態の一部では、同時回転制御装置６０と電気接続部４０との間には断熱部を更に備え、前記断熱部は断熱効果のある空間、或いは断熱効果のある断熱材料により形成される断熱部材であり、発光ダイオードモジュール２０の動作時に発生させる熱はその全て、或いは大部分が電気接続部４０へは導熱させず、同時回転制御装置６０により放熱部材５０へ導熱させて熱を空気中へ放熱させる。

本実施形態では、ランプシェード３０と放熱部材５０との結合物の電気接続部３０の対向する側に有する導熱部材５１を排除はせず、前記導熱部材５１は基板１０及び放熱部材５０に固設され、これにより発光ダイオードモジュール２０の動作時に発生する熱を基板１０、導熱部材５１、及び放熱部材５０の順に導熱させてゆき空気中に放熱させ、同時回転制御装置６０で導熱させる際に熱が電気接続部４０まで導熱されるのを減少させる。

［四実施形態］
次は、本発明に係る発光ダイオードの四実施形態について説明する。本発明の四実施形態の発光ダイオード４００の実施形態は図３の実施形態に相似し、但し基板１０はランプシェード３０と共に空間３１を直接形成させ、前記空間３１は第一表面１１側に位置され、発光ダイオードモジュール２０が動作時に発生させる光は空間３１及びランプシェード３０を通過し外へと発散され、放熱部材５０は冷却フィン（ひれ状放熱板）の構造等に特化させて基板１０の第二表面１２に設置させ、発光ダイオードモジュール２０の動作時に発生させる熱を基板１０及び放熱部材５０から空気中に直接放熱させる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１０ 基板
１１ 第一表面
１２ 第二表面
１３ 放熱板
２０ 発光ダイオードモジュール
３０ ランプシェード
３１ 内部空間
４０ 電気接続部
４１ バーナ
４２ ランプ本体
５０ 放熱部材
５１ 導熱部材
６０ 同時回転制御装置
７０ ファン

Claims (15)

1. 第一表面及び第二表面を有する基板と、
   前記第一表面に設置される発光ダイオードモジュールと、
   外部電源に電気的に接続されると共に前記発光ダイオードモジュールの発光に必要な電力を供給させる電気接続部と、
   前記基板の第二表面側に設置される放熱部材と、
   前記基板を収納させる空間を有するか、或いは前記放熱部材か基板の第一表面と共に空間を形成させるランプシェードと、
   前記基板及び放熱部材を同時に同じ方向へ回転させる同時回転制御装置と、を備え、
   前記ランプシェードが前記基板を収納させる空間を有する場合、前記放熱部材はランプシェードの外に設置される事を特徴とする発光ダイオード。
2. 前記放熱部材は放熱カバーである事を特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
3. 前記基板はアルミニウム基板、銅基板、シリコン基板、セラミック基板、或いは高熱伝導基板を含む事を特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
4. 前記電気接続部はバーナ及びランプ本体或いはその結合物を備える事を特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
5. 整流モジュール及び駆動モジュール或いはその結合物を更に備え、前記整流モジュール、駆動モジュールないしはその結合物は前記バーナ、ランプ本体、或いは基板に各自独立させて設置される事を特徴とする請求項３に記載の発光ダイオード。
6. 前記電気接続部が供給させる前記発光ダイオードモジュールの発光に必要な電力は導線、接触導電或いは無線電力供給モジュールにより導電される事を特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
7. 前記同時回転制御装置、もしくは放熱カバー、ないしは基板に設置されるファンを更に備え、前記電気接続部或いは発光ダイオードモジュールに電気的に接続される事を特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
8. 前記同時回転制御装置は前記ランプシェードの電気接続部の対向する側に設置される事を特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
9. 前記同時回転制御装置は同軸つまみであり、前記基板及び放熱カバーは前記同軸つまみの軸上に固設される事を特徴とする請求項８に記載の発光ダイオード。
10. 前記同時回転制御装置は前記ランプシェードと電気接続部との間に設置される事を特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
11. 前記同時回転制御装置と電気接続部との間には断熱部を更に備える事を特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオード。
12. 前記断熱部は空間或いは断熱部材である事を特徴とする請求項１１に記載の発光ダイオード。
13. 前記放熱部材は冷却フィン或いは放熱孔を有する事を特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
14. 前記放熱部材は延性部或いは延性機構を有する事を特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
15. 前記基板と前記放熱部材との同時回転を一区間に制限させるか、或いは同時回転の終了した基板及び放熱部材を固定させる位置決め装置を更に備える事を特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。

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