JP2013229123A - Forced cooling-type led lighting device - Google Patents

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卓也 北園
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a forced cooling-type LED lighting device capable of preventing breaking of a cooling fan due to strong window outdoors, while suppressing its temperature rise by forced cooling of a light source unit.SOLUTION: In a forced cooling-type LED lighting device 1, a light source unit 3 having an LED 8 as a light source and a cooling fan 4 are housed in a housing 2 with an air intake port 5 and an exhaust port 6 formed, and the light source unit 3 is cooled by passing, through the light source unit 3, outside air sucked by the cooling fan 4 into the housing 2 from the intake port 5 and exhausting it from the exhaust port 6 to the outside of the housing 2. The exhaust port 6 which opens in the vicinity of the cooling fan 4 is constructed of a plurality of fan-shaped louvers 6a having the center of rotation of the cooling fan 4 as a center of the fans, and a shape and an opening direction of each louver 6a are configured so that air flowing in from the louver 6a may flow parallel to the blades 4a of the cooling fan 4.

Description

本発明は、ハウジング内に光源ユニットと冷却ファンを収容して成る強制冷却式LED照明装置に関するものである。   The present invention relates to a forced-cooling type LED lighting device in which a light source unit and a cooling fan are housed in a housing.

近年、車両用前照灯や屋外照明灯等の照明装置としては、キセノンランプやナトリウムランプ等の大光量ランプを光源とするものから、長寿命で低消費電力のLED(発光ダイオード)を光源とするものへの置き換えが進んでおり、LEDを光源とするLED照明装置に対しては更なる高出力化が望まれている。   In recent years, lighting devices such as vehicular headlamps and outdoor lighting lamps, which use large-intensity lamps such as xenon lamps and sodium lamps as light sources, use LEDs (light-emitting diodes) with long life and low power consumption as light sources. As a result, there is a need for higher output for LED lighting devices using LEDs as light sources.

ところで、現在普及しているキセノンランプは200W〜2000W程度の出力のものが多く、これに代わるLED照明装置への投入電力も増加していく傾向にあり、最近では1つのLED照明装置への投入電力が200Wを超えるものも開発されてきている。   By the way, currently popular xenon lamps have a large output of about 200 W to 2000 W, and the power input to the LED lighting device as a substitute for this tends to increase. Recently, the power input to one LED lighting device is increasing. The thing whose electric power exceeds 200W has been developed.

このようなLED照明装置の大電力化に伴ってLED光源ユニットの発熱量も増加するため、温度によって寿命や出力が変化するLED光源においては、温度をより低く抑えて安定して駆動するための冷却構造が重要な開発課題となっている。   Since the amount of heat generated by the LED light source unit increases as the power of the LED lighting device increases, the LED light source whose life and output change depending on the temperature can be stably driven at a lower temperature. Cooling structure is an important development issue.

LED照明装置の冷却構造として、例えば特許文献1には、LEDを光源とする光源ユニットと冷却ファンをハウジング内に所定距離隔てて配置することによって両者間に空間部を形成するとともに、ハウジングに吸気口と排気口を軸直角方向に形成し、前記冷却ファンによって前記吸気口からハウジング内に吸引された冷却風をハウジングの内面に沿って流すとともに、前記空間部を通過させて前記排気口からハウジング外へ排出する構成が提案されている。この冷却構造によれば、ハウジング内の空間部を流れる冷却風によって光源ユニットが強制空冷されるために該光源ユニットの温度上昇が抑えられる。   As a cooling structure of an LED lighting device, for example, Patent Document 1 discloses that a light source unit using an LED as a light source and a cooling fan are disposed in a housing at a predetermined distance to form a space portion therebetween, and air is sucked into the housing. An outlet and an exhaust port are formed in a direction perpendicular to the axis, and the cooling air sucked into the housing from the intake port by the cooling fan flows along the inner surface of the housing and passes through the space portion to pass through the housing from the exhaust port. A configuration for discharging to the outside has been proposed. According to this cooling structure, since the light source unit is forcibly air-cooled by the cooling air flowing through the space in the housing, the temperature rise of the light source unit can be suppressed.

特開2010−251116号公報JP 2010-251116 A

しかしながら、特許文献1において提案された冷却構造においては、ハウジングの排気口は常時開口しているため、特に屋外に設置されたLED照明装置にあっては,強風を受けた場合に排気口からハウジング内に風が流入し、ハウジング内の排気口近傍に配置された冷却ファンに風が直接当たるために該冷却ファンの回転が駆動の限界を超えたり、逆に冷却ファンに逆回転方向の負荷が掛かるために該冷却ファンが破壊される可能性がある。   However, in the cooling structure proposed in Patent Document 1, since the exhaust port of the housing is always open, particularly in an LED lighting device installed outdoors, the housing starts from the exhaust port when subjected to strong winds. Since the wind flows in and the wind directly hits the cooling fan located near the exhaust port in the housing, the rotation of the cooling fan exceeds the drive limit, or conversely, the cooling fan has a load in the reverse rotation direction. As a result, the cooling fan may be destroyed.

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、光源ユニットを強制冷却してその温度上昇を抑えつつ、屋外での強風による冷却ファンの破壊を防ぐことができる強制冷却式LED照明装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its intended process is forced cooling that can prevent the cooling fan from being destroyed by strong outdoor winds while forcibly cooling the light source unit to suppress the temperature rise. It is providing a type LED lighting device.

上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、吸気口と排気口が形成されたハウジング内に、LEDを光源とする光源ユニットと冷却ファンを収容し、前記冷却ファンによって前記吸気口からハウジング内に吸引される外気を前記光源ユニットを通過させて前記排気口からハウジング外へと排出することによって前記光源ユニットを冷却するようにした強制冷却式LED照明装置において、前記冷却ファンの近傍に開口する前記吸気口又は前記排気口を前記冷却ファンの回転中心を中心とする複数の扇形のルーバーで構成し、各ルーバーの形状と開口方向を、該ルーバーから流入する風が前記冷却ファンの羽根に沿って平行に流れるように設定したことを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, a light source unit having an LED as a light source and a cooling fan are accommodated in a housing in which an intake port and an exhaust port are formed, and the cooling fan separates the intake port from the intake port. In the forced cooling type LED lighting device that cools the light source unit by passing outside air sucked into the housing through the light source unit and exhausting it from the exhaust port to the outside of the housing, in the vicinity of the cooling fan The air intake port or the air exhaust port that is opened is composed of a plurality of fan-shaped louvers that are centered on the rotation center of the cooling fan, and the wind that flows from the louver is in the shape and opening direction of each louver. It is set so that it may flow along in parallel.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記冷却ファンと、水冷ジャケット、ラジエータ及び循環ポンプを備えた水冷ユニットを設けたことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a water cooling unit including the cooling fan, a water cooling jacket, a radiator, and a circulation pump is provided.

請求項1記載の発明によれば、屋外に設置された当該強制冷却式LED照明装置が強風を受ける場合には、冷却ファンの近傍に開口する吸気口又は排気口のルーバーからハウジング内に流入する風は冷却ファンの羽根に沿って平行に流れるため、風が冷却ファンの回転に与える影響は軽微であって、冷却ファンの回転が駆動の限界を超えたり、冷却ファンに逆回転方向の負荷が掛かることによる該冷却ファンの破壊が防がれる。そして、当該強制冷却式LED照明装置が強風を受けない場合には、冷却ファンによってハウジング内を外気が正常に流れるため、この外気によって光源ユニットが強制空冷されてその温度上昇が抑えられる。   According to the first aspect of the present invention, when the forced cooling LED lighting device installed outdoors receives a strong wind, it flows into the housing from the louver of the intake port or the exhaust port that opens near the cooling fan. Since the wind flows in parallel along the cooling fan blades, the effect of the wind on the cooling fan rotation is negligible, and the cooling fan rotation exceeds the drive limit or the cooling fan is subjected to a reverse rotation direction load. The cooling fan can be prevented from being broken by being hooked. And when the said forced cooling type LED illuminating device does not receive a strong wind, since external air flows normally in a housing with a cooling fan, a light source unit is forcedly air-cooled by this external air, and the temperature rise is suppressed.

請求項2記載の発明によれば、ハウジング内の光源ユニットは、冷却ファンによる強制空冷に加えて水冷ユニットによって強制水冷されるため、該光源ユニットがより一層効果的に冷却されてその温度上昇が抑えられる。   According to the second aspect of the invention, the light source unit in the housing is forcibly water-cooled by the water cooling unit in addition to the forced air cooling by the cooling fan. It can be suppressed.

本発明の実施の形態1に係る強制冷却式LED照明装置の斜視図である。It is a perspective view of the forced cooling type LED lighting apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る強制冷却式LED照明装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the forced cooling type LED illuminating device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る強制冷却式LED照明装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the forced cooling type LED lighting apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る強制冷却式LED照明装置の通常時の外気の流れを示す模式的縦断面図である。It is a typical longitudinal cross-sectional view which shows the flow of the external air at the time of the normal time of the forced-cooling type LED lighting apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る強制冷却式LED照明装置が強風を受けたときの外気の流れを示す模式的縦断面図である。It is a typical longitudinal cross-sectional view which shows the flow of external air when the forced cooling type LED lighting apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention receives a strong wind. 本発明の実施の形態2に係る強制冷却式LED照明装置の斜視図である。It is a perspective view of the forced cooling type LED lighting apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る強制冷却式LED照明装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the forced cooling type LED lighting apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る強制冷却式LED照明装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the forced cooling type LED lighting apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る強制冷却式LED照明装置の水冷ユニットの基本構成図である。It is a basic block diagram of the water cooling unit of the forced cooling type LED lighting apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention.

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。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

<実施の形態1>
図1は本発明の実施の形態1に係る強制冷却式LED照明装置の斜視図、図2は同強制冷却式LED照明装置の縦断面図、図3は同強制冷却式LED照明装置の分解斜視図であり、本実施の形態に係る強制冷却式LED照明装置1は、矩形ボックス状のハウジング2の内部に光源ユニット3と冷却ファン4を組み込んで構成されている。尚、以下の説明における強制冷却式LED照明装置1の上下は図1に示す状態においてのものであって、該強制冷却式LED照明装置1の設置が必ずしも図1に示す状態でなされる訳ではない。
<Embodiment 1>
1 is a perspective view of a forced cooling LED lighting device according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the forced cooling LED lighting device, and FIG. 3 is an exploded perspective view of the forced cooling LED lighting device. The forced cooling LED lighting device 1 according to the present embodiment is configured by incorporating a light source unit 3 and a cooling fan 4 inside a rectangular box-shaped housing 2. In the following description, the upper and lower sides of the forced cooling LED lighting device 1 are in the state shown in FIG. 1, and the forced cooling LED lighting device 1 is not necessarily installed in the state shown in FIG. Absent.

上記ハウジング2は、PC等の樹脂或いはアルミニウム等の金属によって構成されており、図1に示すように、その周面には横方向に長い複数のスリット状のルーバー5aから成る吸気口5がそれぞれ形成され、該吸気口5に対して軸直角方向の面、つまり光源ユニット3からの光出射方向(図1の下方)とは逆方向(図1の上方)の端面である上面には、、前記冷却ファン4の回転中心を中心とする複数の扇形のルーバー6aから成る排気口6が形成されている。   The housing 2 is made of a resin such as PC or a metal such as aluminum. As shown in FIG. 1, air intakes 5 each made up of a plurality of slit-like louvers 5 a that are long in the lateral direction are provided on the peripheral surface thereof. On the upper surface that is formed and is perpendicular to the intake port 5, that is, the end surface in the direction opposite to the light emission direction from the light source unit 3 (downward in FIG. 1) (upward in FIG. 1), An exhaust port 6 comprising a plurality of fan-shaped louvers 6 a centering on the rotation center of the cooling fan 4 is formed.

ここで、図4に当該強制冷却式LED照明装置1の通常時(強風を受けないとき)の外気の流れを示し、図5に同強制冷却式LED照明装置1が強風を受けたときの外気の流れを模式的縦断面にて示すが、ハウジング2に形成された前記排気口6の各ルーバー6aの形状と開口方向は、当該強制冷却式LED照明装置1が強風を受けた場合、図5に矢印にて示すように該ルーバー6aから排気方向とは逆向きにハウジング2内に流入する風が冷却ファン4の羽根4aに沿って平行に流れるように設定されている。   Here, FIG. 4 shows the flow of outside air during normal operation (when no strong wind is received) of the forced cooling LED lighting device 1, and FIG. 5 shows the outside air when the forced cooling LED lighting device 1 receives strong wind. The flow and the direction of each louver 6a of the exhaust port 6 formed in the housing 2 are shown in FIG. 5 when the forced cooling LED lighting device 1 receives strong wind. As indicated by the arrows, the wind flowing from the louver 6a into the housing 2 in the direction opposite to the exhaust direction is set to flow in parallel along the blades 4a of the cooling fan 4.

又、ハウジング2の下面は開口しており、この開口部には前記光源ユニット3が嵌め込まれて固定されている。尚、ハウジング2を光源ユニット3に密着させて固定したり、ハウジング2を金属若しくは高熱伝導性樹脂によって構成することによって、光源ユニット3において発生する熱をハウジング2を介して効率良く放熱させることができる。   The lower surface of the housing 2 has an opening, and the light source unit 3 is fitted and fixed in the opening. Note that the heat generated in the light source unit 3 can be efficiently dissipated through the housing 2 by fixing the housing 2 in close contact with the light source unit 3 or by configuring the housing 2 with a metal or high thermal conductive resin. it can.

前記光源ユニット3は、光源であるLED8(図2参照)を実装して成る矩形のメタル基板9と、このメタル基板9を取り付ける矩形プレート状のベース10と、放熱用の金属製ヒートシンク11と、LED8から出射される光を光学的に制御する透明樹脂製のインナレンズ12及びハウジング2の下面開口部に嵌め込まれる矩形プレート状の透明樹脂製のアウタレンズ13を含んで構成されている。尚、図1〜図3においては、給電に必要なケーブルやコネクタは図示を省略している。   The light source unit 3 includes a rectangular metal substrate 9 on which an LED 8 (see FIG. 2) as a light source is mounted, a rectangular plate-like base 10 to which the metal substrate 9 is attached, a metal heat sink 11 for heat dissipation, A transparent resin inner lens 12 that optically controls light emitted from the LED 8 and a rectangular plate-shaped transparent resin outer lens 13 that is fitted into the lower surface opening of the housing 2 are configured. In FIG. 1 to FIG. 3, cables and connectors necessary for power supply are not shown.

ところで、本実施の形態では、1枚のメタル基板9に25個のLED8を5×5のマトリックス状に実装しているが、実装するLED8の数は任意である。又、メタル基板9も1枚である必要はなく、必要において分割した複数枚のメタル基板を使用することができる。更に、放熱用のヒートシンク11をベース10と一体に構成しても良い。   By the way, in the present embodiment, 25 LEDs 8 are mounted on a single metal substrate 9 in a 5 × 5 matrix, but the number of LEDs 8 to be mounted is arbitrary. Moreover, the metal substrate 9 does not need to be one, and a plurality of divided metal substrates can be used if necessary. Furthermore, the heat sink 11 for heat dissipation may be configured integrally with the base 10.

そして、メタル基板9は、熱伝導シート14を介して前記ベース10にネジ止めによって固定されている。又、ベース10は、矩形の熱伝導シート15を介してヒートシンク11の受熱面に密着されている。尚、熱伝導シート14,15は、電気絶縁性と熱伝導率の高いシリコン等によって構成されている。   The metal substrate 9 is fixed to the base 10 with screws through the heat conductive sheet 14. The base 10 is in close contact with the heat receiving surface of the heat sink 11 via a rectangular heat conductive sheet 15. The heat conductive sheets 14 and 15 are made of silicon or the like having high electrical insulation and high thermal conductivity.

他方、図2に示すように、ハウジング2内のヒートシンク11の上方の排気口6に近い箇所には前記冷却ファン4が配置されている。   On the other hand, as shown in FIG. 2, the cooling fan 4 is arranged at a location near the exhaust port 6 above the heat sink 11 in the housing 2.

次に、以上のように構成された強制冷却式LED照明装置1の作用について説明する。   Next, the operation of the forced cooling LED lighting device 1 configured as described above will be described.

強制冷却式LED照明装置1が起動されて光源ユニット3と冷却ファン4に電源が供給されると、光源ユニット3の複数(本実施の形態では25個)のLED8が発光し、その光は、インナレンズ12とアウタレンズ13を通過することによって光学的に制御された後、図1の下方に向かって照射されることによって下方を照明する。このとき、光源ユニット3の点灯制御は不図示の外部電源ユニットによってなされる。   When the forced cooling type LED lighting device 1 is activated and power is supplied to the light source unit 3 and the cooling fan 4, a plurality (25 in this embodiment) of the light source unit 3 emits light 8, and the light is After being optically controlled by passing through the inner lens 12 and the outer lens 13, the lower part is illuminated by being irradiated downward in FIG. At this time, the lighting control of the light source unit 3 is performed by an external power supply unit (not shown).

ところで、強制冷却式LED照明装置1の駆動中においては、光源ユニット3のLED8が発熱し、そのままでは光源ユニット3が過熱されてその温度が上昇するが、本実施の形態では、冷却ファン4によってハウジング2内に導入される外気によって光源ユニット3が強制空冷されてその温度上昇が抑えられる。   By the way, while the forced cooling LED lighting device 1 is being driven, the LED 8 of the light source unit 3 generates heat, and the light source unit 3 is overheated and the temperature rises as it is, but in this embodiment, the cooling fan 4 The light source unit 3 is forcibly air-cooled by the outside air introduced into the housing 2, and the temperature rise is suppressed.

即ち、当該強制冷却式LED照明装置1が屋外に設置されている場合において、該強制冷却式LED照明装置1が強風を受けない通常時には、冷却ファン4によって外気が図4に矢印にて示すように吸気口5からハウジング2の内部に導入され、この外気はハウジング2内を排気口6に向かって上方に流れる過程で光源ユニット3を冷却する。このとき、光源ユニット3からの熱はヒートシンク11に伝導し、ヒートシンク11を外気が通過することによって該ヒートシンク11からの放熱が促進されるため、光源ユニット3は外気によって効率良く強制空冷されてその温度上昇が一定値以下に抑えられる。   That is, when the forced cooling LED lighting device 1 is installed outdoors, the cooling fan 4 causes the outside air to be indicated by an arrow in FIG. 4 during normal times when the forced cooling LED lighting device 1 does not receive strong wind. The outside air is introduced into the housing 2 from the intake port 5, and the outside air cools the light source unit 3 in the process of flowing upward in the housing 2 toward the exhaust port 6. At this time, the heat from the light source unit 3 is conducted to the heat sink 11, and the heat from the heat sink 11 is promoted by the outside air passing through the heat sink 11. The temperature rise is suppressed to a certain value or less.

そして、光源ユニット3の冷却に供されて温度が上昇した外気は、図4に矢印にて示すように排気口6を通過してハウジング2外へと排出され、このような作用が繰り返されることによって光源ユニット3が強制空冷されてその温度上昇が抑えられる。   Then, the outside air whose temperature has risen due to the cooling of the light source unit 3 passes through the exhaust port 6 and is discharged out of the housing 2 as shown by the arrows in FIG. As a result, the light source unit 3 is forcibly air-cooled and the temperature rise is suppressed.

ところが、屋外に設置された強制冷却式LED照明装置1が強風を受けた場合には、図5に矢印にて示すように風がハウジング2の排気口6から排気方向とは逆向きにハウジング2内に流入するが、排気口6の各ルーバー6aの形状と開口方向は前述のように設定されているため、該ルーバー6aから排気方向とは逆向きにハウジング2内に流入する風は冷却ファン4の羽根4aに沿って平行に流れる。このため、ハウジング2内に逆流する風が冷却ファン4の回転に与える影響は軽微であって、冷却ファン4の回転が駆動の限界を超えたり、冷却ファン4に逆回転方向の負荷が掛かることによる該冷却ファン4の破壊が防がれる。   However, when the forced cooling LED lighting device 1 installed outdoors receives a strong wind, the wind flows from the exhaust port 6 of the housing 2 in the direction opposite to the exhaust direction as indicated by an arrow in FIG. However, since the shape and opening direction of each louver 6a of the exhaust port 6 is set as described above, the wind flowing from the louver 6a into the housing 2 in the direction opposite to the exhaust direction is a cooling fan. It flows in parallel along the four blades 4a. For this reason, the influence of the backflow of air in the housing 2 on the rotation of the cooling fan 4 is minor, and the rotation of the cooling fan 4 exceeds the drive limit or a load in the reverse rotation direction is applied to the cooling fan 4. This prevents the cooling fan 4 from being destroyed.

以上のように、本実施の形態に係る強制冷却式LED照明装置1によれば、光源ユニット3を外気によって強制冷却してその温度上昇を抑えつつ、屋外での強風による冷却ファン4の破壊を防ぐことができるという効果が得られる。   As described above, according to the forced cooling type LED lighting apparatus 1 according to the present embodiment, the light source unit 3 is forcibly cooled by the outside air to suppress the temperature rise, and the cooling fan 4 is destroyed by strong outdoor wind. The effect that it can prevent is acquired.

尚、本実施の形態では、ハウジング2の排気口6の各ルーバー6aの形状と開口方向を該ルーバー6aから排気方向とは逆向きにハウジング2内に流入する風が冷却ファン4の羽根4aに沿って平行に流れるように設定したが、冷却ファン4が吸気口5の近傍に配置されている場合には、吸気口5の各ルーバー5aの形状と開口方向を同様に設定すれば前述と同様の効果が得られる。   In the present embodiment, the wind that flows into the housing 2 from the louver 6a in the direction opposite to the exhaust direction from the louver 6a in the shape and opening direction of each louver 6a of the exhaust port 6 of the housing 2 is applied to the blades 4a of the cooling fan 4. However, when the cooling fan 4 is arranged in the vicinity of the intake port 5, the shape and the opening direction of each louver 5a of the intake port 5 are set in the same manner as described above. The effect is obtained.

<実施の形態2>
次に、本発明の実施の形態2を図6〜図9に基づいて説明する。
<Embodiment 2>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図6は本発明の実施の形態2に係る強制冷却式LED照明装置の斜視図、図7は同強制冷却式LED照明装置の縦断面図、図8は同強制冷却式LED照明装置の分解斜視図、図9は同強制冷却式LED照明装置の水冷ユニットの基本構成図である。   6 is a perspective view of the forced cooling LED lighting device according to Embodiment 2 of the present invention, FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the forced cooling LED lighting device, and FIG. 8 is an exploded perspective view of the forced cooling LED lighting device. FIG. 9 is a basic configuration diagram of a water cooling unit of the forced cooling LED lighting device.

本実施の形態に係る強制冷却式LED照明装置1’は、前記実施の形態1に係る強制冷却式LED照明装置1に水冷ユニット19を付加したものであって、他の構成は実施の形態1に係る強制冷却式LED照明装置1の構成と同じであるため、図6〜図9においては図1〜図5において示し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。   The forced cooling LED lighting device 1 ′ according to the present embodiment is obtained by adding a water cooling unit 19 to the forced cooling LED lighting device 1 according to the first embodiment, and the other configuration is the first embodiment. 6 to 9, the same elements as those shown in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and hereinafter, The description will not be repeated.

本実施の形態に係る強制冷却式LED照明装置1’においても、ハウジング2の上面に形成された排気口6の各ルーバー6aの形状と開口方向は、該ルーバー6aから排気方向とは逆向きにハウジング2内に流入する風が冷却ファン4の羽根4aに沿って平行に流れるように設定されているが、ハウジング2内には光源ユニット3及び冷却ファン4の他に水冷ユニット19が組み込まれている。   Also in the forced cooling LED lighting device 1 ′ according to the present embodiment, the shape and opening direction of each louver 6a of the exhaust port 6 formed on the upper surface of the housing 2 is opposite to the exhaust direction from the louver 6a. The air flowing into the housing 2 is set to flow in parallel along the blades 4 a of the cooling fan 4. In addition to the light source unit 3 and the cooling fan 4, a water cooling unit 19 is incorporated in the housing 2. Yes.

上記水冷ユニット19は、熱交換機器である水冷ジャケット20と、該水冷ジャケット20において受熱して温度が高くなった冷却水を外気(冷却風)との熱交換によって冷却するラジエータ21と、該ラジエータ21の外気を供給する冷却ファン4と、冷却水を閉ループの循環経路内で循環させる循環ポンプ22及び冷却水を貯留するリザーブタンク23を備えており、冷却ファン4はラジエータ21と対向してこれの上方の排気口6の近傍に配置されている。   The water cooling unit 19 includes a water cooling jacket 20 that is a heat exchange device, a radiator 21 that cools the cooling water that has received heat in the water cooling jacket 20 and has increased in temperature by heat exchange with outside air (cooling air), and the radiator. The cooling fan 4 that supplies the outside air 21, the circulation pump 22 that circulates the cooling water in the closed loop circulation path, and the reserve tank 23 that stores the cooling water are provided. The cooling fan 4 is opposed to the radiator 21. It is arrange | positioned in the vicinity of the exhaust port 6 above.

上記水冷ジャケット20は、中空の矩形板状に成形されており、図7に示すようにハウジング2内の下部に水平に配置されている。そして、この水冷ジャケット20の内部には冷却水通路が形成されており、この水冷ジャケット20の一端上には、図7に示すように、ラジエータ21において外気との熱交換によって冷却された冷却水が流入する入口パイプ24と、当該水冷ジャケット20において受熱して温度が高くなった冷却水を排出する出口パイプ25が立設されている。   The water-cooling jacket 20 is formed in a hollow rectangular plate shape, and is disposed horizontally at the lower part in the housing 2 as shown in FIG. A cooling water passage is formed inside the water cooling jacket 20, and the cooling water cooled by heat exchange with the outside air in the radiator 21 is disposed on one end of the water cooling jacket 20 as shown in FIG. 7. And an outlet pipe 25 that discharges cooling water that has received heat in the water-cooling jacket 20 and has risen in temperature.

而して、水冷ジャケット20の下面側には光源ユニット3が配置されており、光源ユニット3は、そのベース10が矩形の熱伝導シート15を介して水冷ジャケット20の下面に密着している。尚、冷却水には、水にプロピレングリコールを混合して成る不凍液が使用されている。   Thus, the light source unit 3 is arranged on the lower surface side of the water cooling jacket 20, and the base 10 of the light source unit 3 is in close contact with the lower surface of the water cooling jacket 20 via the rectangular heat conductive sheet 15. In addition, the antifreezing liquid which mixes propylene glycol with water is used for cooling water.

他方、ハウジング2内の水冷ジャケット20から所定距離だけ離間した上部の排気口6の近傍には前記ラジエータ21と前記冷却ファン4が配置されている。そして、上下方向において水冷ジャケット20とラジエータ21との間には前記循環ポンプ22と前記リザーブタンク23が配置されている。具体的には、水冷ジャケット20上には門型のシャーシ26が立設されており、このシャーシ26上に循環ポンプ22とリザーブタンク23が配置されている。   On the other hand, the radiator 21 and the cooling fan 4 are disposed in the vicinity of the upper exhaust port 6 that is separated from the water cooling jacket 20 in the housing 2 by a predetermined distance. The circulation pump 22 and the reserve tank 23 are disposed between the water cooling jacket 20 and the radiator 21 in the vertical direction. Specifically, a gate-shaped chassis 26 is erected on the water cooling jacket 20, and a circulation pump 22 and a reserve tank 23 are disposed on the chassis 26.

ところで、図7に示すように、水冷ジャケット20の出口パイプ25から上方へ立ち上がる配管(ゴムホース)27は、ラジエータ21の入口パイプ28に連結されており、ラジエータ21の出口パイプ29から延びる配管(ゴムホース)30は、下方に延びた後に略直角に曲げられて循環ポンプ22の吸入側に接続されている。そして、循環ポンプ22の吐出側から延びる図9に示す配管(ゴムホース)31は、リザーブタンク23の入口側に接続されており、リザーブタンク23の出口側から延びる配管(ゴムホース)32(図9参照)は、図7及び図9に示すように水冷ジャケット20の入口パイプ24に接続されている。このように水冷ジャケット20、ラジエータ21、循環ポンプ22及びリザーブタンク23は、配管(ゴムホース)27,30〜32によって連結されて閉ループを成す循環経路を構成しており、この循環経路を冷却水が循環することによって所要の冷却作用がなされる。   By the way, as shown in FIG. 7, a pipe (rubber hose) 27 rising upward from the outlet pipe 25 of the water cooling jacket 20 is connected to an inlet pipe 28 of the radiator 21, and a pipe (rubber hose) extending from the outlet pipe 29 of the radiator 21. ) 30 extends downward and is bent at a substantially right angle to be connected to the suction side of the circulation pump 22. A pipe (rubber hose) 31 shown in FIG. 9 extending from the discharge side of the circulation pump 22 is connected to the inlet side of the reserve tank 23, and a pipe (rubber hose) 32 extending from the outlet side of the reserve tank 23 (see FIG. 9). ) Is connected to the inlet pipe 24 of the water cooling jacket 20 as shown in FIGS. As described above, the water cooling jacket 20, the radiator 21, the circulation pump 22, and the reserve tank 23 are connected by the pipes (rubber hoses) 27 and 30 to 32 to form a circulation path that forms a closed loop. Circulation provides the required cooling action.

而して、以上のように構成された強制冷却式LED照明装置1’が起動されて光源ユニット3と水冷ユニット19に電源が供給されると、光源ユニット3の複数(本実施の形態では25個)のLED8が発光し、その光はインナレンズ12とアウタレンズ13を通過して光学的に制御された後に下方に向かって照射されて下方を照明する。このとき、光源ユニット3の点灯制御は不図示の外部電源ユニットによってなされる。   Thus, when the forced cooling type LED lighting device 1 ′ configured as described above is activated and power is supplied to the light source unit 3 and the water cooling unit 19, a plurality of light source units 3 (25 in this embodiment) are provided. LED 8 emits light, and the light passes through the inner lens 12 and the outer lens 13 and is optically controlled, and then irradiated downward to illuminate the lower part. At this time, the lighting control of the light source unit 3 is performed by an external power supply unit (not shown).

ところで、強制冷却式LED照明装置1’の駆動中においては、光源ユニット3のLED8が発熱し、そのままでは光源ユニット3が過熱されてその温度が上昇するが、本実施の形態では、冷却ファン4によってハウジング2内に導入される外気によって光源ユニット3が強制空冷されるとともに、水冷ジャケット20によって光源ユニット3が強制水冷される。以下、水冷ユニット19による光源ユニット3の強制冷却について説明する。   By the way, during the driving of the forced cooling type LED lighting device 1 ′, the LED 8 of the light source unit 3 generates heat, and the light source unit 3 is overheated as it is and its temperature rises. However, in this embodiment, the cooling fan 4 Thus, the light source unit 3 is forcibly air-cooled by the outside air introduced into the housing 2, and the light source unit 3 is forcibly water-cooled by the water cooling jacket 20. Hereinafter, forced cooling of the light source unit 3 by the water cooling unit 19 will be described.

水冷ユニット19の循環ポンプ22によって循環経路を循環する冷却水は、水冷ジャケット20において光源ユニット3で発生する熱を受熱して光源ユニット3を冷却し、受熱によって温度が高くなった冷却水は、配管27を通ってラジエータ21へと導入される。   The cooling water circulated through the circulation path by the circulation pump 22 of the water cooling unit 19 receives heat generated by the light source unit 3 in the water cooling jacket 20 to cool the light source unit 3, and the cooling water whose temperature is increased by the heat reception is It is introduced into the radiator 21 through the pipe 27.

他方、冷却ファン4が不図示のモータによって回転駆動されると、外気がハウジング2の周面に形成された吸気口5から冷却風としてハウジング2内に側方から吸引され、この外気は、ラジエータ21を通過して排気口6からハウジング2外へと排出される。そして、ラジエータ21においては、ここを通過する外気によって冷却水の熱が外部に放熱されて該冷却水が冷却され、温度の下がった冷却水は、配管30を通って循環ポンプ22に吸引される。   On the other hand, when the cooling fan 4 is rotationally driven by a motor (not shown), the outside air is sucked from the side of the housing 2 as cooling air from the intake port 5 formed in the peripheral surface of the housing 2, and this outside air is supplied to the radiator. 21 is discharged from the exhaust port 6 to the outside of the housing 2. In the radiator 21, the heat of the cooling water is radiated to the outside by the outside air passing through the radiator 21 to cool the cooling water, and the cooling water whose temperature has decreased is sucked into the circulation pump 22 through the pipe 30. .

循環ポンプ22に吸引された冷却水は、昇圧された後に循環ポンプ22から配管31を通ってリザーブタンク23へと送り出され、その一部はリザーブタンク23に貯留され、残りの冷却水は、リザーブタンク23から配管32を通って水冷ジャケット20へと導入されて光源ユニット3の冷却に供される。そして、以上の作用(冷却サイクル)が連続的に繰り返されて光源ユニット3が水冷ジャケット20を流れる冷却水によって強制冷却され、その温度上昇が一定値以下に抑えられるとともに、ハウジング2がその内部を通過する外気によって強制空冷されてその温度上昇が抑えられる。   The cooling water sucked into the circulation pump 22 is boosted and then sent out from the circulation pump 22 through the pipe 31 to the reserve tank 23, a part of which is stored in the reserve tank 23, and the remaining cooling water is reserved. The light source unit 3 is cooled by being introduced from the tank 23 through the pipe 32 to the water cooling jacket 20. Then, the above action (cooling cycle) is continuously repeated, and the light source unit 3 is forcibly cooled by the cooling water flowing through the water cooling jacket 20, and the temperature rise is suppressed to a certain value or less, and the housing 2 The forced air cooling is performed by the passing outside air, and the temperature rise is suppressed.

而して、本実施の形態に係る強制冷却式LED照明装置1’においても、ハウジング2の上面に形成された排気口6の各ルーバー6aの形状と開口方向は、該ルーバー6aから排気方向とは逆向きにハウジング2内に流入する風が冷却ファン4の羽根4aに沿って平行に流れるように設定されているため、前記実施の形態1と同様の効果が得られるが、本実施の形態では、ハウジング2内の光源ユニット3は、冷却ファン4による強制空冷に加えて水冷ユニット19によって強制水冷されるため、該光源ユニット3がより一層効果的に冷却されてその温度上昇が抑えられるという効果が得られる。   Thus, also in the forced cooling LED lighting device 1 ′ according to the present embodiment, the shape and the opening direction of each louver 6 a of the exhaust port 6 formed on the upper surface of the housing 2 are the exhaust direction from the louver 6 a. Since the air flowing into the housing 2 in the opposite direction is set so as to flow in parallel along the blades 4a of the cooling fan 4, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Then, since the light source unit 3 in the housing 2 is forcibly water-cooled by the water cooling unit 19 in addition to the forced air cooling by the cooling fan 4, the light source unit 3 is further effectively cooled and its temperature rise is suppressed. An effect is obtained.

尚、本実施の形態においても、ハウジング2の排気口6の各ルーバー6aの形状と開口方向を該ルーバー6aから排気方向とは逆向きにハウジング2内に流入する風が冷却ファン4の羽根4aに沿って平行に流れるように設定したが、冷却ファン4が吸気口5の近傍に配置されている場合には、吸気口5の各ルーバー5aの形状と開口方向を同様に設定すれば前述と同様の効果が得られる。   Also in the present embodiment, the wind flowing into the housing 2 from the louvers 6a in the shape and opening direction of each louver 6a of the exhaust port 6 of the housing 2 in the direction opposite to the exhaust direction is the blade 4a of the cooling fan 4. However, if the cooling fan 4 is arranged in the vicinity of the intake port 5, the shape and opening direction of each louver 5a of the intake port 5 can be set in the same manner as described above. Similar effects can be obtained.

1,1’ 強制冷却式LED照明装置
2 ハウジング
3 光源ユニット
4 冷却ファン
4a 冷却ファンの羽根
5 吸気口
5a 吸気口のルーバー
6 排気口
6a 排気口のルーバー
8 LED
9 メタル基板
10 ベース
11 ヒートシンク
12 インナレンズ
13 アウタレンズ
14,15 熱伝導シート
19 水冷ユニット
20 水冷ジャケット
21 ラジエータ
22 循環ポンプ
23 リザーブタンク
24 入口パイプ
25 出口パイプ
26 シャーシ
27 配管(ゴムホース)
28 入口パイプ
29 出口パイプ
30〜32 配管(ゴムホース)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1 'Force cooling type | mold LED lighting apparatus 2 Housing 3 Light source unit 4 Cooling fan 4a Cooling fan blade 5 Inlet 5a Inlet louver 6 Exhaust 6a Exhaust louver 8 LED
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Metal substrate 10 Base 11 Heat sink 12 Inner lens 13 Outer lens 14,15 Thermal conductive sheet 19 Water cooling unit 20 Water cooling jacket 21 Radiator 22 Circulation pump 23 Reserve tank 24 Inlet pipe 25 Outlet pipe 26 Chassis 27 Piping (rubber hose)
28 Inlet pipe 29 Outlet pipe 30-32 Piping (rubber hose)

Claims (2)

吸気口と排気口が形成されたハウジング内に、LEDを光源とする光源ユニットと冷却ファンを収容し、前記冷却ファンによって前記吸気口からハウジング内に吸引される外気を前記光源ユニット通過させて前記排気口からハウジング外へと排出することによって前記光源ユニットを冷却するようにした強制冷却式LED照明装置において、
前記冷却ファンの近傍に開口する前記吸気口又は前記排気口を前記冷却ファンの回転中心を中心とする複数の扇形のルーバーで構成し、各ルーバーの形状と開口方向を、該ルーバーから流入する風が前記冷却ファンの羽根に沿って平行に流れるように設定したことを特徴とする強制冷却式LED照明装置。
A light source unit having an LED as a light source and a cooling fan are accommodated in a housing in which an air inlet and an air outlet are formed. In the forced cooling type LED lighting device that cools the light source unit by discharging it from the exhaust port to the outside of the housing,
The intake port or the exhaust port that opens in the vicinity of the cooling fan is configured by a plurality of fan-shaped louvers centered on the rotation center of the cooling fan, and the shape and opening direction of each louver are Is set so as to flow in parallel along the blades of the cooling fan.
前記冷却ファンと、水冷ジャケット、ラジエータ及び循環ポンプを備えた水冷ユニットを設けたことを特徴とする請求項1記載の強制冷却式LED照明装置。
The forced cooling LED lighting device according to claim 1, wherein a water cooling unit including the cooling fan, a water cooling jacket, a radiator, and a circulation pump is provided.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016531732A (en) * 2013-06-19 2016-10-13 フォセオン テクノロジー, インコーポレイテッドPhoseon Technology, Inc. Internal deflection ventilation
JP2016214153A (en) * 2015-05-20 2016-12-22 メカテック有限会社 Indoor illumination system, and seedling raising device equipped with the same
CN109274860A (en) * 2018-12-07 2019-01-25 大连国晨科技有限公司 A kind of novel audio/video matrix switch and heat dissipating method

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