JP2014143161A - Light projector - Google Patents

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利彦 古川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an LED-type light projector of a large amount of light that is desired.SOLUTION: A light projector has a plurality of light emitting diode elements 1 being a light source, a copper substrate 2 disposed of the plurality of light emitting diode elements 1 thereon, and a cylindrical mounting plate 3 for use in mounting LEDs 1 in which an inner cylinder formed of thermally-conductive materials forms a stair shape recessed toward the center. A substrate 2 is provided on a stage surface of each stage in the inner cylinder of the mounting plate 3. A contour of the substrate 2 provided on the stage surface of the mounting plate 3 is a hollow shape similar to the shape of an irradiated surface. A contour of a substrate 2A provided at the center of the irradiated surface is quadrangular or circular. The mounting plate 3 is a reflector. The light projector comprises a plurality of fins 4 for heat dissipation fixed to the mounting plate 3 so as to come into contact with the stage surface in the inner cylinder of the mounting plate 3 in the direction perpendicular to the irradiation direction Dx.

Description

本発明は、発光ダイオード素子を光源とする投光器に関する。特に、屋外の比較的大きい施設における照明に適する投光器に関する。   The present invention relates to a projector using a light emitting diode element as a light source. In particular, the present invention relates to a projector suitable for illumination in a relatively large facility outdoors.

近年、発光ダイオード素子で白色光を得る技術の進歩にともなって、白熱灯、蛍光灯、水銀灯のような照明灯から発光ダイオード式照明灯への転換が急速に進んでいる。そして、光量が多い投光器の光源としても発光ダイオード素子が利用されるようになってきている。以下、本発明では、電極を含む発光ダイオードの半導体チップを発光ダイオード素子(LED)という。   In recent years, with the progress of technology for obtaining white light with a light-emitting diode element, the conversion from an illumination lamp such as an incandescent lamp, a fluorescent lamp, and a mercury lamp to a light-emitting diode-type illumination lamp is rapidly progressing. And a light emitting diode element has come to be used also as a light source of a projector with a large amount of light. Hereinafter, in the present invention, a semiconductor chip of a light emitting diode including electrodes is referred to as a light emitting diode element (LED).

投光器は、光源からある程度離れた位置にある照射対象に所定の照射範囲で所要の明るさの光を照射するための照明器具である。そのため、テニスコートのような運動場または競技場の夜間照明、庭園の照明、あるいは看板の照明に使用されている比較的大型の投光器の光源は、所要の照射距離と照射範囲および照度とに相応する大きさの光量が要求される。例えば、水銀灯系のメタルハロイドランプ投光器は、大光量の光源を設けることができるので、遠く離れた照射対象に広い照射範囲で十分な明るさの光を与えることができる。   The projector is an illuminating device for irradiating the irradiation target at a certain distance from the light source with light having a predetermined brightness within a predetermined irradiation range. Therefore, the light source of a relatively large projector used for night lighting, garden lighting, or signage lighting of a playground or stadium such as a tennis court corresponds to the required irradiation distance, irradiation range and illuminance. A large amount of light is required. For example, a mercury lamp-based metal halloid lamp projector can be provided with a light source with a large amount of light, and therefore can provide light with sufficient brightness in a wide irradiation range to an irradiation object far away.

LED式投光器に対して水銀灯式投光器と同じだけの照射距離を求めると、LEDの発熱量が許容量を超えてしまう。一方で、LED式投光器では、光源であるLEDの光が指向性を有しているので、水銀灯式投光器に比べて所定の照射範囲内にスポット的に光を照射することが容易である。そこで、例えば、特許文献1に代表的に示されるように、リフレクタによって集光し所定の照射範囲内における照射効率を向上させることによってLEDの発熱量を抑えるとともに、翼面積が大きい平板形状の放熱のためのフィンを備えたヒートシンクを設けるようにされている。   If the irradiation distance which is the same as the mercury lamp projector is obtained for the LED projector, the amount of heat generated by the LED exceeds the allowable amount. On the other hand, in the LED projector, since the light of the LED as a light source has directivity, it is easy to irradiate the spot light within a predetermined irradiation range as compared with the mercury lamp projector. Therefore, for example, as representatively shown in Patent Document 1, a flat plate-shaped heat dissipation with a large wing area is achieved while condensing by a reflector and suppressing the amount of heat generated by the LED by improving the irradiation efficiency within a predetermined irradiation range. A heat sink with fins is provided.

ただし、より大きい光量を光源に求めた場合、光源のLEDの温度が手を触れることができないほど高温になる。そのため、空気により自然に放熱されるだけでは、LEDの破損を防止するとともに発熱によるエネルギの損失を低減することが難しい。ヒートシンク本体を大きくし、フィンの数と翼面積を増やすことによって放熱効果を高くすることが可能であるが、ヒートシンクの質量が増大して投光器の総重量が重くなる。また、金属の一体成形加工では、翼面積がより大きくて薄い平板形状のフィンを十分な数だけ増設することが難しい。   However, when a larger amount of light is obtained from the light source, the temperature of the LED of the light source becomes so high that it cannot be touched. For this reason, it is difficult to prevent damage to the LED and reduce energy loss due to heat generation only by naturally radiating heat with air. Although it is possible to increase the heat dissipation effect by enlarging the heat sink body and increasing the number of fins and the blade area, the mass of the heat sink increases and the total weight of the projector increases. Further, in the metal integral molding process, it is difficult to add a sufficient number of thin plate-shaped fins having a larger blade area.

例えば、特許文献2あるいは特許文献3に開示される自動車のヘッドランプのように、閉塞された空間に設置されるLED式照明灯では、フィンとフィンとの間に高温の空気を効率よく対流させて放熱効果を高めるために、照射方向に対して直交する放射方向に複数のフィンを設けることがある。しかしながら、発熱源であるLEDからフィンに熱が伝わるまでにある程度の時間を要するので、光源がより大きい光量を有する投光器のヒートシンクとしては、放熱効果が十分ではない。   For example, in an LED-type illuminating lamp installed in a closed space such as an automobile headlamp disclosed in Patent Document 2 or Patent Document 3, high-temperature air is efficiently convected between the fins. In order to enhance the heat dissipation effect, a plurality of fins may be provided in the radial direction orthogonal to the irradiation direction. However, since a certain amount of time is required until heat is transmitted from the LED, which is a heat generation source, to the fins, the heat dissipation effect is not sufficient as a heat sink of a projector having a larger light quantity.

送風ファンまたは水冷装置のような強制的な冷却装置を設けると、消費電力が多くなるだけではなく、部品点数が増大し投光器の構造がより繊細になる。そのため、生産性が大幅に低下する。とりわけ、直射日光と風雪雨に曝される屋外の照明設備では、冷却装置を搭載した投光器は、より損傷しやすくなる。その結果、冷却装置が不要である水銀灯式投光器のようないわゆる電球を光源とする投光器に比べて、設置、点検、修理、あるいは交換による設備と維持管理に要する作業と費用の負担が大きくなる。   Providing a forced cooling device such as a blower fan or a water cooling device not only increases power consumption, but also increases the number of parts and makes the structure of the projector more delicate. As a result, productivity is greatly reduced. In particular, in an outdoor lighting facility that is exposed to direct sunlight and wind, snow and rain, a projector equipped with a cooling device is more easily damaged. As a result, compared to a projector using a so-called light bulb as a light source such as a mercury lamp projector that does not require a cooling device, the burden of work and costs required for installation and maintenance by installation, inspection, repair, or replacement is increased.

特開2011−113814号公報JP 2011-113814 A 特開2006−143114号公報JP 2006-143114 A 特開2006−351351号公報JP 2006-351351 A

リフレクタによって集光し照射効率を可能な限り高くする場合、限定された照射範囲に集中して光を照射せざるを得ない。そのため、より広い照射領域をほぼ均等の明るさで照らす必要があるときは、複数の投光器を並べて配置し、核投光器の照射範囲の境界が重なり合うようにして照明を与えている。その結果、水銀灯式投光器に比べてより多くの数の投光器が要求されるため、依然として設備および維持管理に要する作業と費用の負担が大きく、LED式投光器の普及の妨げになっている。   When the light is collected by the reflector and the irradiation efficiency is made as high as possible, the light has to be concentrated on a limited irradiation range. For this reason, when it is necessary to illuminate a wider irradiation area with substantially uniform brightness, a plurality of projectors are arranged side by side to provide illumination so that the boundaries of the irradiation ranges of the nuclear projectors overlap. As a result, since a larger number of projectors are required compared to mercury lamp projectors, the burden of work and costs required for facilities and maintenance is still large, which hinders the spread of LED projectors.

本発明は、上記課題に鑑みて、より広い照射領域に所要の照度の光を照射できるLED式投光器を提供することを主たる目的とする。また、本発明は、構成が比較的簡単で損傷しにくい投光器を提供することを目的とする。また、本発明は、空気で自然に放熱するだけでLEDの周囲の温度を安全な温度に維持することができる投光器を提供することを目的とする。本発明によって得ることができる具体的な利点については、発明の実施の形態の説明において詳しく示される。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an LED projector that can irradiate light having a required illuminance on a wider irradiation region. Another object of the present invention is to provide a projector that has a relatively simple structure and is not easily damaged. Another object of the present invention is to provide a projector that can maintain the ambient temperature of an LED at a safe temperature only by naturally radiating heat with air. Specific advantages that can be obtained by the present invention will be described in detail in the description of the embodiments of the present invention.

本発明の投光器は、上記目的を達成するために、光源である複数の発光ダイオード素子(1)と、複数の発光ダイオード素子(1)が配設された複数の基板(2)と、熱伝導性の材料で形成され内筒が中心に向かって窪んだ複数段の階段形状をなし各段の段面上にそれぞれ基板(2)が設けられる筒形の取付板(3)と、を有するようにされる。   In order to achieve the above object, the projector of the present invention includes a plurality of light emitting diode elements (1) that are light sources, a plurality of substrates (2) on which a plurality of light emitting diode elements (1) are disposed, and heat conduction. A cylindrical mounting plate (3) formed of a material having a plurality of steps with the inner cylinder recessed toward the center, and a substrate (2) provided on each step surface. To be.

上記本発明の投光器では、具体的に取付板(3)がリフレクタである。また、照射方向(Dx)に対して垂直の方向に段面に接触するようにして取付板(3)に固定される放熱のための複数のフィン(4)を含んでなるようにされる。特に、取付板(3)の各段の段面上に設けられる基板(2)の外形が取付板(3)の開口(10)の形状と相似の中空形状であって、照射面の中央に設けられる基板(2)の外形が四角形または円形にされる。なお、符号は、説明の便宜上付されたものであって、本発明を具体的に図面に示されている実施の形態に限定するものではない。   In the projector of the present invention, specifically, the mounting plate (3) is a reflector. In addition, it includes a plurality of fins (4) for heat radiation fixed to the mounting plate (3) so as to contact the step surface in a direction perpendicular to the irradiation direction (Dx). In particular, the outer shape of the substrate (2) provided on each step surface of the mounting plate (3) is a hollow shape similar to the shape of the opening (10) of the mounting plate (3), and is formed at the center of the irradiation surface. The external shape of the board | substrate (2) provided is made square or circular. Reference numerals are given for convenience of explanation, and the present invention is not specifically limited to the embodiments shown in the drawings.

本発明のLED式投光器は、内筒が階段形状の筒形の取付板を有し、各段の段面上にそれぞれ基板を設ける構成であるので、照射方向に対面する投光器の照射面のおよそ全面にわたってLEDを設けることができる。そのため、単一の投光器における光量を増大し、照射範囲を拡大することができる。その結果、より広い照射領域に所要の照度の光を与えることができ、投光器の台数を減らして、設備および維持管理にかかる作業と費用の負担を軽減する効果をもたらす。   The LED projector of the present invention has a cylindrical mounting plate with an inner cylinder having a staircase shape, and a substrate is provided on each step surface, so that the irradiation surface of the projector facing the irradiation direction is approximately LEDs can be provided over the entire surface. Therefore, the light quantity in a single projector can be increased and the irradiation range can be expanded. As a result, light having a required illuminance can be given to a wider irradiation area, and the number of projectors can be reduced, thereby bringing about an effect of reducing work and cost burden on facilities and maintenance.

また、内筒が階段形状の筒形の取付板の各段の段面上に基板を設ける構成であるので、発熱源であるLEDが取付板の全面におおよそ均等に配設される。このとき、取付板が熱伝導性の材料で形成されている。そのため、取付板が基板から熱を吸収するヒートシンクとして作用し、熱を吸収して放熱する面積がよい大きい。したがって、光源のLEDから生じた熱は、取付板のほぼ全面にわたって均一に分散された状態で吸収され、より短時間に放熱される。その結果、より大きな光量を得ることができる。そして、放熱だけで温度を低く維持することができ、比較的簡単な構成で損傷しにくい。   In addition, since the inner cylinder has a configuration in which the substrate is provided on each step surface of the cylindrical mounting plate having a staircase shape, the LEDs as the heat generation sources are arranged approximately evenly on the entire surface of the mounting plate. At this time, the mounting plate is formed of a heat conductive material. Therefore, the mounting plate acts as a heat sink that absorbs heat from the substrate, and has a large area for absorbing and radiating heat. Therefore, the heat generated from the LED of the light source is absorbed in a state of being uniformly distributed over almost the entire surface of the mounting plate, and is radiated in a shorter time. As a result, a larger amount of light can be obtained. Further, the temperature can be kept low only by heat radiation, and it is difficult to damage with a relatively simple configuration.

本発明の投光器の正面図および上側断面図である。It is the front view and upper side sectional drawing of the light projector of this invention. 本発明の投光器の組図である。It is a set figure of the light projector of the present invention.

図1は、本発明の投光器の実施の形態を示す。本発明では、図1に示されるように、投光器を設置する方向を照射方向Dxとする。そして、照射方向Dxに向かう面を投光器の前面または正面とし、前面の反対面を後面または背面とする。また、照射方向Dxに対して右側を右側面、左側を左側面、上側を上面、下側を下面とする。なお、照射方向Dxに沿って後面から前面に向かう方向を前後方向、上面から下面の方向を上下方向または縦方向、左右両側面の方向を左右方向または横方向とする。また、前面において光が放出される平面を照射面という。   FIG. 1 shows an embodiment of a projector according to the present invention. In the present invention, as shown in FIG. 1, the direction in which the projector is installed is defined as an irradiation direction Dx. And the surface which goes to the irradiation direction Dx is made into the front surface or front surface of a projector, and the opposite surface of a front surface is made into a back surface or a back surface. Further, the right side is the right side, the left side is the left side, the upper side is the upper side, and the lower side is the lower side with respect to the irradiation direction Dx. The direction from the rear surface to the front surface along the irradiation direction Dx is the front-rear direction, the direction from the upper surface to the lower surface is the vertical direction or the vertical direction, and the directions of the left and right side surfaces are the horizontal direction or the horizontal direction. A plane from which light is emitted on the front surface is referred to as an irradiation surface.

実施の形態の投光器は、光源である複数の発光ダイオード素子(LED)1と、複数のLED1が配置された複数の基板2と、熱伝導性の材料で形成され内筒が中心に向かって窪んだ複数段の階段形状の筒形の取付板3と、を有する。特に、実施の形態の投光器は、照射方向Dxに対して垂直の方向に取付板3の内筒の各段の段面に接触するようにして取付板3に固定される放熱のための複数のフィン4を含んでなる。基板2を取り付けるための取付板3は、具体的にリフレクタである。以下、リフレクタを取付板3として説明する。   The projector according to the embodiment includes a plurality of light-emitting diode elements (LEDs) 1 that are light sources, a plurality of substrates 2 on which the plurality of LEDs 1 are arranged, and a thermally conductive material, and the inner cylinder is recessed toward the center. A plurality of step-shaped cylindrical mounting plates 3. In particular, the projector according to the embodiment includes a plurality of heat-radiating elements fixed to the mounting plate 3 so as to be in contact with the step surfaces of the inner cylinders of the mounting plate 3 in a direction perpendicular to the irradiation direction Dx. The fin 4 is included. The mounting plate 3 for mounting the substrate 2 is specifically a reflector. Hereinafter, the reflector will be described as the mounting plate 3.

複数のLED1には、投光器から遠く離れた位置に設けられている図示しない直流電源から電力が供給される。例えば、投光器の側面に入力端子が設けられ、入力端子と直流電源との間がケーブルで接続される。投光器と直流電源との間の距離には制限があるので、投光器を設置する照明設備が設けられる施設の規模によっては、複数の投光器に複数の直流電源からそれぞれ供給されるようにすることができる。   The plurality of LEDs 1 are supplied with electric power from a DC power source (not shown) provided at a position far away from the projector. For example, an input terminal is provided on the side surface of the projector, and the input terminal and a DC power source are connected by a cable. Since the distance between the projector and the DC power source is limited, depending on the scale of the facility where the lighting equipment for installing the projector is provided, the plurality of projectors can be supplied from the plurality of DC power sources, respectively. .

LED1は、電気的に数個ないし十数個単位で直列に接続される。直列に接続された複数のLED1でなる直列ユニットは、それぞれ並列に接続される。直流電源から定格最大の電流値が供給されたときに得ることができる最大の光量が所要の光量を十分に超えるように、所要の光量に対して余裕を持たせた個数だけ基板2に配設されている。そのため、あるLED1が破損して特定の直列ユニットが電気的に切断されたときにも、所要の光量の光を照射し続けることができる。   The LEDs 1 are electrically connected in series in units of several to a dozen. A series unit composed of a plurality of LEDs 1 connected in series is connected in parallel. Arranged on the substrate 2 in a number sufficient for the required amount of light so that the maximum amount of light that can be obtained when the maximum rated current value is supplied from the DC power supply exceeds the required amount of light. Has been. Therefore, even when a certain LED 1 is damaged and a specific series unit is electrically disconnected, it is possible to continue irradiating with a required amount of light.

基板2は、銅で成る。LED1は、直列ユニットの単位で基板2に配列される。基板2は、近くに設けられるプリント配線板と接続し、プリント配線板から電流が供給される。基板2をプリント配線板にすることができるが、銅の基板に比べて放熱効果が劣る。複数の基板2は、リフレクタ3の各段面上にそれぞれ設けられる。基板2の外形は、基本的に投光器の照射面の形状、言い換えると、リフレクタ3の開口10の形状に対して相似の中空板形状に形成される。ただし、照射面の中央に当たる位置に設けられる基板2Aの外形は、環状である必要がないので、四角形または円形である。   The substrate 2 is made of copper. The LEDs 1 are arranged on the substrate 2 in units of series units. The substrate 2 is connected to a printed wiring board provided nearby, and current is supplied from the printed wiring board. Although the board | substrate 2 can be used as a printed wiring board, the heat dissipation effect is inferior compared with a copper board | substrate. The plurality of substrates 2 are provided on each step surface of the reflector 3. The outer shape of the substrate 2 is basically formed in a hollow plate shape similar to the shape of the irradiation surface of the projector, in other words, the shape of the opening 10 of the reflector 3. However, the outer shape of the substrate 2A provided at a position corresponding to the center of the irradiation surface does not need to be annular, and is rectangular or circular.

図1に示される実施の形態の投光器は、開口10の形状が円形であるので、基板2は、円環状に形成されている。ただし、基板2の外形は、完全に閉じられている環形状でなくてもよい。また、基板2の外形は、照射面の全面にわたってLED1を可能な限り均等に配設できる形状であればよい。例えば、基板2の形状を扇形にすることができる。基板2の形状が扇形であるときは、複数の同形の扇形にすることができる。基板2の形状が扇形であるときは、複数の同形の扇形の基板2を組み合わせて全体として1つの環状の基板を形成することができる。   In the projector according to the embodiment shown in FIG. 1, since the shape of the opening 10 is circular, the substrate 2 is formed in an annular shape. However, the outer shape of the substrate 2 may not be a ring shape that is completely closed. Moreover, the external shape of the board | substrate 2 should just be a shape which can arrange | position LED1 as uniformly as possible over the whole irradiation surface. For example, the shape of the substrate 2 can be a sector. When the shape of the board | substrate 2 is a fan shape, it can be made into the some same-shaped fan shape. When the shape of the substrate 2 is a fan shape, a plurality of identical fan-shaped substrates 2 can be combined to form a single annular substrate as a whole.

各基板2と中央の基板2Aには、LED1が投光器の照射面においておおよそ均等に分散されて配列されるように配設される。例えば、実施の形態の投光器では、基板2にLED1が投光器の照射面の中心Oを取り囲むようにして同一の間隔で一列に配設されている。このとき、各基板2に配設されるLED1の個数は、基本的にLED1の直列ユニットの個数の倍数にされる。   The LEDs 1 are arranged on each substrate 2 and the central substrate 2A so that the LEDs 1 are approximately uniformly distributed on the irradiation surface of the projector. For example, in the projector of the embodiment, the LEDs 1 are arranged on the substrate 2 in a row at the same interval so as to surround the center O of the irradiation surface of the projector. At this time, the number of LEDs 1 arranged on each substrate 2 is basically a multiple of the number of series units of LEDs 1.

銅の基板2は、LED1から生じる熱を速やかにリフレクタ3に伝導し、放熱させることができる。そのため、放熱効果が高く、冷却装置を必要としない。基板2がガラスエポキシのような樹脂製のプリント配線板であるときは、プリント配線が電気的に絶縁されるように溶融樹脂にアルミニウムのような熱伝導性の金属の微粉末を混合して基板を成形することによって、基板2に熱伝導性を与えるとよい。また、基板2の板厚を十分に薄くすることによって熱をリフレクタ3に伝達しやすくすることができ、効率よく放熱させるようにすることができる。   The copper substrate 2 can quickly conduct the heat generated from the LED 1 to the reflector 3 to dissipate heat. Therefore, the heat dissipation effect is high and no cooling device is required. When the substrate 2 is a printed wiring board made of resin such as glass epoxy, the substrate is prepared by mixing fine powder of a heat conductive metal such as aluminum into the molten resin so that the printed wiring is electrically insulated. The substrate 2 may be given thermal conductivity by molding. Further, by sufficiently reducing the thickness of the substrate 2, heat can be easily transferred to the reflector 3, and heat can be efficiently radiated.

特に、基板2が実質的に熱伝導性を有していないプリント配線板であるときは、リフレクタ3の内筒の各段の段面上に段面の形状とほぼ同じ形状の中空板形状の薄い銅板を重ねて設けるようにすることができる。このとき、銅板は、LED1から生じる熱をより短時間に吸収するので、LED1の温度上昇を十分に抑えることができる。   In particular, when the substrate 2 is a printed wiring board having substantially no thermal conductivity, a hollow plate shape having substantially the same shape as the step surface is formed on each step surface of the inner cylinder of the reflector 3. A thin copper plate can be provided in an overlapping manner. At this time, since the copper plate absorbs heat generated from the LED 1 in a shorter time, the temperature rise of the LED 1 can be sufficiently suppressed.

このように、実施の形態の投光器では、内筒が階段形状の筒形のリフレクタ3における各段の段面上にLED1を均一に配設している。そのため、例えば、図1に示される実施の形態の投光器の場合では、照射方向Dxに対面する投光器の正面から見た照射面のほぼ全面にわたってLED1を配置することができ、単一の投光器における光量を増大し照射面積をより広くすることができる。   As described above, in the projector according to the embodiment, the LEDs 1 are uniformly arranged on the step surface of each step in the cylindrical reflector 3 having a step-shaped inner cylinder. Therefore, for example, in the case of the projector according to the embodiment shown in FIG. 1, the LED 1 can be arranged over almost the entire irradiation surface viewed from the front of the projector facing the irradiation direction Dx, and the light quantity in a single projector To increase the irradiation area.

このとき、実施の形態の投光器では、熱伝導性の材料で形成されているリフレクタ3がヒートシンクの機能を有する。そして、リフレクタ3の内筒の各段の段面上にLED1を均等に分散して配設した銅の基板2を設けているので、リフレクタ3の内筒の全体で特定のLED1に偏ることがなく各LED1から生じる熱が均一に吸熱され放熱される。   At this time, in the projector according to the embodiment, the reflector 3 formed of a thermally conductive material has a heat sink function. Since the copper substrate 2 in which the LEDs 1 are evenly distributed is provided on the step surface of each step of the inner cylinder of the reflector 3, the entire inner cylinder of the reflector 3 may be biased toward a specific LED 1. The heat generated from each LED 1 is evenly absorbed and dissipated.

実施の形態の投光器では、複数個のLED1においてばらつきがなくLED1にかかる発熱による負荷を低減することによって各LED1の性能を最大限に発揮できるので、エネルギの損失が減少し、光量を大きくすることができる。また、実施の形態の投光器では、LED1の個数を増加させても周囲の温度がそれほど上がらず、光源の全体としての発熱量を抑えることができる点で有利である。   In the projector according to the embodiment, the performance of each LED 1 can be maximized by reducing the load caused by the heat generated on the LED 1 without any variation among the plurality of LEDs 1, thereby reducing energy loss and increasing the amount of light. Can do. Further, the projector according to the embodiment is advantageous in that even if the number of LEDs 1 is increased, the ambient temperature does not rise so much, and the amount of heat generated by the light source as a whole can be suppressed.

実施の形態の投光器では、熱伝導性の材料で形成される取付板がリフレクタ3であるので、反射板としての性能が要求される。そのため、取付板がアルミニウムの板金で形成されている。反射面は、反射光を散乱させないように全体的に平坦な高い反射率の反射材料を被覆している。リフレクタ3の内筒の全面もしくは少なくとも基板2が設けられていない側壁材3Aの内面にアルミニウム、銀、酸化チタンのような反射面を形成し得る金属の微粒子を均一に真空蒸着している。   In the projector according to the embodiment, since the mounting plate formed of a heat conductive material is the reflector 3, performance as a reflecting plate is required. Therefore, the mounting plate is formed of aluminum sheet metal. The reflective surface is coated with a highly reflective reflective material that is generally flat so as not to scatter the reflected light. Metal fine particles capable of forming a reflecting surface such as aluminum, silver, and titanium oxide are uniformly vacuum-deposited on the entire inner cylinder of the reflector 3 or at least the inner surface of the side wall member 3A on which the substrate 2 is not provided.

リフレクタ3の内筒の厚さは、強度と放熱効果に配慮しながら可能な限り薄くされている。そのため、出力する光量の大きさに比べて投光器をより軽量にすることができる。実施の形態の投光器のリフレクタ3は、図2に示されるように、側壁材3Aと段面材3Bとが一体で加圧プレスによって成形されている。リフレクタ3を形成する材料の材質によって加圧プレスでリフレクタ3の内筒を製作することが困難であるときは、側壁材3Aと段面材3Bとを溶接し、または熱伝導性の接着剤で接合して組み立てられる。   The thickness of the inner cylinder of the reflector 3 is made as thin as possible in consideration of the strength and the heat dissipation effect. Therefore, the projector can be made lighter than the amount of light to be output. As shown in FIG. 2, in the reflector 3 of the projector according to the embodiment, the side wall material 3A and the stepped surface material 3B are integrally formed by a pressure press. When it is difficult to manufacture the inner cylinder of the reflector 3 by a pressure press depending on the material of the reflector 3, the side wall material 3 </ b> A and the stepped material 3 </ b> B are welded, or a thermally conductive adhesive is used. Assembled and assembled.

実施の形態の投光器では、開口10の形状が円形であるため、円筒形のリフレクタ3が設けられている。リフレクタ3の内筒の階段の段数は、本発明の効果を得ることができる範囲で2段以上何段であってもよい。取付板としては、リフレクタ3の内筒の各段の段差は、基本的に同じ大きさでよい。また、各段の段差の大きさ(高さ)は、段面の幅と同じ大きさでよい。ただし、本質的に段差の大きさに制約があるわけではなく、設計上の変更が可能である。例えば、実施の形態の投光器では、取付板がリフレクタ3であるため、各段の段数と段差の大きさは、照射距離、照射範囲、照射効率を考慮して適する大きさに決められる。   In the projector according to the embodiment, since the shape of the opening 10 is circular, the cylindrical reflector 3 is provided. The number of steps of the inner cylinder of the reflector 3 may be two or more steps as long as the effect of the present invention can be obtained. As the mounting plate, the steps of the inner cylinder of the reflector 3 may basically have the same size. Further, the size (height) of each step may be the same as the width of the step surface. However, the size of the step is not essentially limited, and a design change is possible. For example, in the projector according to the embodiment, since the mounting plate is the reflector 3, the number of steps and the size of the steps are determined to be suitable sizes in consideration of the irradiation distance, the irradiation range, and the irradiation efficiency.

取付板がリフレクタ3であるとき、各段の段差の大きさが段面の幅よりも大きいほど照射方向Dxに対して光が拡散する角度を小さくすることができる。図1に示されるように、実施の形態におけるリフレクタ3では、段差を段面の幅よりも僅かに大きくしている。そのため、実施の形態の投光器では、光源のLED1の光を例えば点線で示されるように反射させて光の拡散を抑制することによって、所定の照射範囲内の照度をより大きくするようにされている。   When the mounting plate is the reflector 3, the angle at which light is diffused with respect to the irradiation direction Dx can be reduced as the step size of each step is larger than the width of the step surface. As shown in FIG. 1, in the reflector 3 in the embodiment, the step is slightly larger than the width of the step surface. Therefore, in the projector according to the embodiment, the illuminance within the predetermined irradiation range is increased by reflecting the light of the LED 1 of the light source, for example, as indicated by a dotted line to suppress the diffusion of the light. .

リフレクタ3の内筒の各段の段差は、各段毎に大きさを変えるようにすることができる。ただし、リフレクタ3の開口10に近い位置の段差ほど大きくされる。各段の段差の大きさを変えた場合、投光器の側面から見たリフレクタ3の断面形状が全体として碗形状に近似するので、照射範囲が比較的狭くなるが、光源のLED1から発せられる光の拡散をより効率よく抑えることができる。   The step of each step of the inner cylinder of the reflector 3 can be changed in size for each step. However, the step closer to the opening 10 of the reflector 3 is made larger. When the size of each step is changed, the cross-sectional shape of the reflector 3 as viewed from the side of the projector approximates a bowl shape as a whole, so that the irradiation range is relatively narrow, but the light emitted from the LED 1 of the light source is reduced. Diffusion can be suppressed more efficiently.

なお、内筒の各段の段数が少ないときには、光の拡散を抑えるために、開口10を囲むように着脱自在のリフレクタを別に取り付けるようにして、照射方向Dxに対してLED1が発する光を集光するようにすることが可能である。また、LED1を風雨から保護するために、開口10を覆うように投光器の前面に光の透過率が高い透明のランプシェードまたはレンズを設けることができる。   When the number of steps of the inner cylinder is small, in order to suppress light diffusion, a detachable reflector is separately attached so as to surround the opening 10 to collect light emitted from the LED 1 in the irradiation direction Dx. It is possible to make it light. In order to protect the LED 1 from wind and rain, a transparent lamp shade or lens having a high light transmittance can be provided on the front surface of the projector so as to cover the opening 10.

実施の形態の投光器は、放熱のための複数のフィン4を照射方向Dxに対して垂直の方向である放射方向に設けている。フィン4は、アルミニウムあるいはピッチ系炭素繊維のように放熱材に利用されている比較的高い熱伝導率を有し比重の小さい材料で形成される中央に穴を有する中空板である。実施の形態の投光器のフィン4は、図2に示されるように、アルミニウムの中空円板(円環板)である。   In the projector according to the embodiment, a plurality of fins 4 for heat dissipation are provided in a radial direction that is a direction perpendicular to the irradiation direction Dx. The fin 4 is a hollow plate having a hole at the center formed of a material having a relatively high thermal conductivity and a small specific gravity, such as aluminum or pitch-based carbon fiber, which is used as a heat dissipation material. As shown in FIG. 2, the fin 4 of the projector according to the embodiment is an aluminum hollow circular plate (annular plate).

フィン4は、取付板であるリフレクタ3の各段の段面に接触するようにしてリフレクタ3に固定される。具体的には、フィン4は、リフレクタ3の内筒の段面材3Bの裏面にねじのような締結材で全面が密着されるように取り付けられる。フィン4は、リフレクタ3に間接的に接触するように設けることができる。例えば、リフレクタ3の内筒とフィン4との間に熱伝導性のシリコンペーストを介在させてフィン4の接合面と段面材3Bの接合面との間における密着性をより高くすることができる。   The fin 4 is fixed to the reflector 3 so as to come into contact with each step surface of the reflector 3 as a mounting plate. Specifically, the fin 4 is attached so that the entire surface is in close contact with a back surface of the stepped surface material 3B of the inner cylinder of the reflector 3 with a fastening material such as a screw. The fins 4 can be provided so as to contact the reflector 3 indirectly. For example, a heat conductive silicon paste is interposed between the inner cylinder of the reflector 3 and the fins 4 so that the adhesion between the bonding surface of the fins 4 and the bonding surface of the stepped material 3B can be further increased. .

実施の形態の投光器には、図1に点線と斜線で示されるヒートシンク5を設けることができる。ヒートシンク5は、図2に点線で示されているように、アルミニウムの鋳造円筒体で形成されている。ヒートシンク5は、リフレクタ3の側壁材3Aに密着して取り囲むように設けられる。ヒートシンク5は、フィン4を接触させる。ヒートシンク5は、リフレクタ3の側面から熱を吸収し、フィン4に伝達する。そのため、ヒートシンク5によって強度と放熱効果を高くすることができる。ただし、ヒートシンク5は、投光器の総重量を増加させるので、特に強度と放熱効果を要求されるときに限って設けられるべきである。   The projector according to the embodiment can be provided with a heat sink 5 indicated by dotted lines and diagonal lines in FIG. The heat sink 5 is formed of an aluminum cast cylinder as shown by a dotted line in FIG. The heat sink 5 is provided so as to be in close contact with the side wall member 3 </ b> A of the reflector 3. The heat sink 5 contacts the fins 4. The heat sink 5 absorbs heat from the side surface of the reflector 3 and transmits it to the fins 4. Therefore, the strength and heat dissipation effect can be increased by the heat sink 5. However, since the heat sink 5 increases the total weight of the projector, it should be provided only when strength and a heat dissipation effect are required.

ヒートシンク5を設けたときは、図1に示されるように、フィン4とフィン4との間にフィン4Aを増設することができる。フィン4Aは、図2に示されるような円形のフィン4を2以上に等分割した扇形状の平板4Bをヒートシンク5の外周に予め形成されている図示しない溝に嵌め合わせて取り付けられる。したがって、フィン4Aは、外見上はフィン4と同一の形状であり、同等の放熱効果を有する。そのため、フィン4Aを設けることによって放熱性をより高くすることができる。   When the heat sink 5 is provided, the fins 4 </ b> A can be added between the fins 4 as shown in FIG. 1. The fin 4A is attached by fitting a fan-shaped flat plate 4B obtained by equally dividing the circular fin 4 into two or more as shown in FIG. Therefore, the fin 4A has the same shape as the fin 4 in appearance, and has an equivalent heat dissipation effect. Therefore, heat dissipation can be further improved by providing the fins 4A.

ターミナル6は、投光器の後面に設けられ、投光器の外部の直流電源から供給される電力を各LED1に配電する。ターミナル6の前面にリフレクタ3の内筒が取り付けられて固定される。実施の形態の投光器では、ターミナル6は、複数のブロック状のアルミニウムの鋳造体を結合して形成される。そのため、ターミナル6は、ヒートシンクを兼用する。ターミナル6をヒートシンクとして利用するときは、ターミナルの背面に複数の放熱板7が設けられる。ターミナル6は、リフレクタ3を伝わる熱を吸収して放熱板7から放熱する。そのため放熱効果をより高くすることができる。   The terminal 6 is provided on the rear surface of the projector, and distributes power supplied from a DC power source outside the projector to each LED 1. The inner cylinder of the reflector 3 is attached and fixed to the front surface of the terminal 6. In the projector according to the embodiment, the terminal 6 is formed by combining a plurality of block-shaped aluminum castings. Therefore, the terminal 6 also serves as a heat sink. When the terminal 6 is used as a heat sink, a plurality of heat radiating plates 7 are provided on the back surface of the terminal. The terminal 6 absorbs heat transmitted through the reflector 3 and radiates heat from the heat radiating plate 7. Therefore, the heat dissipation effect can be further increased.

カバー8は、防錆処理されている金属または強化樹脂で形成されている。実施の形態の投光器のカバー8は、ステンレス製である。カバー8は、図示しない複数の通気孔を有する。通気孔を通してフィン4の周囲に対流する暖められた高温の空気と外気とが循環する。カバー8の外形は任意であるが、カバー8に覆われる空間は、可能な限り大きくされる。カバー8には、図示しない取付具が設けられる。投光器は、取付具によって前後方向と左右方向にそれぞれ回動できるように照明塔または照明柱の照明架台に取り付けられる。   The cover 8 is made of a rust-proof metal or reinforced resin. The cover 8 of the projector according to the embodiment is made of stainless steel. The cover 8 has a plurality of ventilation holes (not shown). Warm and hot air that convects around the fins 4 through the air holes circulates. The outer shape of the cover 8 is arbitrary, but the space covered by the cover 8 is made as large as possible. The cover 8 is provided with a fixture (not shown). The projector is attached to an illumination tower or an illumination stand of an illumination column so that the projector can be rotated in the front-rear direction and the left-right direction by a fixture.

以上に説明される実施の形態の投光器は、いくつかの例が具体的に挙げられているが、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で変形ないし応用が可能である。例えば、実施の形態の投光器では、内筒が階段形状の筒形の取付板の段差が照射方向に対して平行であるが、段差に角度を与えることができる。   Several examples of the projector according to the embodiment described above are specifically mentioned, but modifications and applications are possible without departing from the technical idea of the present invention. For example, in the projector of the embodiment, the step of the cylindrical mounting plate having a staircase inner cylinder is parallel to the irradiation direction, but an angle can be given to the step.

本発明の投光器は、屋外の施設における夜間照明設備の照明、庭園の照明、看板の照明、工事現場における照明のように、多様な産業で使用されている照明に適用することができる。本発明は、消費電力を低減し、指定有害物質を含まず、比較的安全なLEDの利点を有するLED式投光器の普及に貢献する。   The projector of the present invention can be applied to lighting used in various industries, such as lighting of night lighting equipment in outdoor facilities, garden lighting, signboard lighting, and lighting at construction sites. The present invention contributes to the popularization of LED projectors that reduce power consumption, do not contain designated harmful substances, and have the advantages of relatively safe LEDs.

1 発光ダイオード素子(LED)
2 基板
3 取付板(リフレクタ)
4 フィン
5 ヒートシンク
6 ターミナル
7 放熱板
8 カバー
1 Light-emitting diode element (LED)
2 Substrate 3 Mounting plate (reflector)
4 Fin 5 Heat sink 6 Terminal 7 Heat sink 8 Cover

Claims (4)

光源である複数の発光ダイオード素子と、前記複数の発光ダイオード素子が配設された複数の基板と、熱伝導性の材料で形成され内筒が中心に向かって窪んだ複数段の階段形状をなし各段の段面上にそれぞれ前記基板が設けられる筒形の取付板と、を有する投光器。   A plurality of light-emitting diode elements that are light sources, a plurality of substrates on which the plurality of light-emitting diode elements are disposed, and a multi-step staircase shape that is formed of a thermally conductive material and has an inner cylinder that is recessed toward the center. A projector having a cylindrical mounting plate on which the substrate is provided on each step surface. 前記取付板がリフレクタである請求項1に記載の投光器。   The projector according to claim 1, wherein the mounting plate is a reflector. 照射方向に対して垂直の方向に前記段面に接触するようにして前記取付板に固定される放熱のための複数のフィンを含んでなる請求項1に記載の投光器。   The projector according to claim 1, comprising a plurality of fins for heat dissipation fixed to the mounting plate so as to contact the step surface in a direction perpendicular to an irradiation direction. 前記取付板の前記各段の段面上に設けられる前記基板の外形が前記リフレクタの開口の形状と相似の中空板形状であって、照射面の中央に設けられる基板の外形が四角形または円形である請求項1に記載の投光器。   The outer shape of the substrate provided on the step surface of each step of the mounting plate is a hollow plate shape similar to the shape of the opening of the reflector, and the outer shape of the substrate provided in the center of the irradiation surface is square or circular. The projector according to claim 1.
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WO2016070346A1 (en) * 2014-11-05 2016-05-12 袁志贤 Efficient heat-dissipation decorative led lamp
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