JP2015097187A - Lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明装置に関する。 The present invention relates to a lighting device.
発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等の固体発光素子は、小型、高効率及び長寿命であることから、様々な製品の光源として期待されている。その中でも、近年、LEDを用いたLED照明装置の研究開発が進められている。 Solid light-emitting elements such as light emitting diodes (LEDs) are expected to serve as light sources for various products because of their small size, high efficiency, and long life. Among them, in recent years, research and development of LED lighting devices using LEDs have been promoted.
例えば、特許文献1には、既存のHID(High Intensity Discharge:高輝度放電)ランプに代替するHIDタイプのLED照明装置が開示されている。HIDタイプの照明装置は、例えば、体育館や工場、倉庫等の天井面等に取り付けて用いられる。
For example,
HIDタイプの照明装置は、例えば、筒状の筐体と、筐体に取り付けられた基台と、基台に配置されたLEDモジュールとを備えており、床面を照射するように構成されている。LEDモジュールの発光部にはLEDが用いられる。発光部は、LEDの点灯時に発生する熱によって温度上昇するという問題がある。例えば、LEDは、LED自身の発熱によって温度が上昇して光出力が低下するとともに寿命が短くなる。 The HID type lighting device includes, for example, a cylindrical casing, a base attached to the casing, and an LED module disposed on the base, and is configured to irradiate the floor surface. Yes. An LED is used for the light emitting part of the LED module. The light emitting part has a problem that the temperature rises due to heat generated when the LED is turned on. For example, the temperature of the LED rises due to the heat generated by the LED itself, the light output decreases, and the lifetime is shortened.
そこで、HIDタイプの照明装置では、筐体の上部と下部とに通気孔を設けておくことで、通気孔を介して筐体内の空気を自然対流させて発光部で発生する熱を筐体外に伝導させている。これにより、発光部の温度上昇を抑制している。 Therefore, in the HID type lighting device, by providing air holes in the upper and lower parts of the housing, the air in the housing is naturally convected through the air holes, and the heat generated in the light emitting part is outside the housing. Conducting. Thereby, the temperature rise of the light emission part is suppressed.
しかしながら、HIDタイプの照明装置は、高ワットであり、さらなる発光効率の向上が求められているが、自然対流による放熱だけでは発光部の温度上昇を十分に抑制することができない。 However, the HID type lighting device has a high wattage and is required to further improve the light emission efficiency. However, it is not possible to sufficiently suppress the temperature rise of the light emitting unit only by heat radiation by natural convection.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、発光部の温度上昇を抑制できる照明装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an illuminating device capable of suppressing a temperature rise of a light emitting unit.
上記目的を達成するために、本発明に係る照明装置の一態様は、開口部を有する筒状の筐体と、前記開口部に蓋をするように配置された板状の基台と、前記基台の一方の面上に配置された発光部と、冷却ファンとを備え、前記筐体及び前記基台の各々には、前記筐体の内外を連通する通気孔が設けられており、前記冷却ファンは、前記筐体内の空気を、前記筐体の前記通気孔及び前記基台の前記通気孔の一方から他方に向かう方向であって、かつ、前記筐体内の自然対流の方向と同じ方向に流すように配置されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, one aspect of a lighting device according to the present invention includes a cylindrical housing having an opening, a plate-like base arranged to cover the opening, A light emitting unit disposed on one surface of the base and a cooling fan, each of the casing and the base is provided with a vent hole that communicates the inside and outside of the casing; The cooling fan is a direction in which the air in the casing is directed from one of the vent hole of the casing and the vent hole of the base to the other, and the same direction as the direction of natural convection in the casing It is arrange | positioned so that it may flow through.
また、本発明に係る照明装置の一態様において、前記冷却ファンは、前記基台の近傍に配置されている、としてもよい。 Moreover, the aspect of the lighting device according to the present invention may be configured such that the cooling fan is disposed in the vicinity of the base.
また、本発明に係る照明装置の一態様において、前記照明装置を天井面に取り付けたときに前記開口部は前記筐体の下部に位置し、前記筐体に設けられた通気孔は、前記筐体の上部に設けられている、としてもよい。 Further, in one aspect of the lighting device according to the present invention, when the lighting device is attached to a ceiling surface, the opening is positioned at a lower portion of the housing, and the vent hole provided in the housing is formed of the housing. It may be provided on the upper part of the body.
また、本発明に係る照明装置の一態様において、前記筐体に設けられた通気孔は、前記筐体の天面部に設けられている、としてもよい。 Moreover, the aspect of the lighting device according to the present invention may be configured such that the vent hole provided in the housing is provided in a top surface portion of the housing.
また、本発明に係る照明装置の一態様において、前記筐体に設けられた通気孔は、放射状に複数設けられている、としてもよい。 Further, in one embodiment of the lighting device according to the present invention, a plurality of air holes provided in the housing may be provided in a radial manner.
また、本発明に係る照明装置の一態様において、前記冷却ファンは、前記筐体の下部に設けられており、前記筐体内の空気を前記基台の前記通気孔から前記筐体の前記通気孔に向かう方向に送風する、としてもよい。 In the lighting device according to the aspect of the invention, the cooling fan may be provided in a lower portion of the casing, and air in the casing may be transferred from the vent hole of the base to the vent hole of the casing. It is good also as blowing in the direction which goes to.
また、本発明に係る照明装置の一態様において、さらに、前記筐体と間隔をあけて前記筐体の上方に配置され、かつ、前記筐体の前記通気孔を覆うカバーを備える、としてもよい。 In the lighting device according to the aspect of the present invention, the lighting device may further include a cover that is disposed above the housing at a distance from the housing and covers the vent hole of the housing. .
また、本発明に係る照明装置の一態様において、前記冷却ファンは、前記筐体内に設けられている、としてもよい。 In the aspect of the lighting device according to the present invention, the cooling fan may be provided in the housing.
また、本発明に係る照明装置の一態様において、前記基台に設けられた通気孔は、前記基台の周縁部において環状に複数設けられている、としてもよい。 Moreover, one aspect | mode of the illuminating device which concerns on this invention WHEREIN: The ventilation hole provided in the said base is good also as being provided with two or more cyclically | annularly in the peripheral part of the said base.
また、本発明に係る照明装置の一態様において、さらに、前記基台の他方の面に接続され、前記筐体内に配置されたヒートシンクを備える、としてもよい。 Moreover, the one aspect | mode of the illuminating device which concerns on this invention WHEREIN: Furthermore, it is good also as providing the heat sink connected to the other surface of the said base, and arrange | positioned in the said housing | casing.
また、本発明に係る照明装置の一態様において、前記ヒートシンクは、前記筐体の筒軸方向に延伸する複数の放熱フィンを有する、としてもよい。 Moreover, the one aspect | mode of the illuminating device which concerns on this invention WHEREIN: The said heat sink is good also as having several radiation fin extended in the cylinder axis direction of the said housing | casing.
また、本発明に係る照明装置の一態様において、さらに、前記筐体の内部から外部に向けて延設された支持パイプを備え、前記基台は、前記支持パイプの一端に接続されている、としてもよい。 Moreover, in one aspect of the lighting device according to the present invention, the lighting device further includes a support pipe extending from the inside of the housing toward the outside, and the base is connected to one end of the support pipe. It is good.
また、本発明に係る照明装置の一態様において、さらに、前記支持パイプの他端に接続された取付部材を備える、としてもよい。 Moreover, the one aspect | mode of the illuminating device which concerns on this invention WHEREIN: Furthermore, it is good also as providing the attachment member connected to the other end of the said support pipe.
また、本発明に係る照明装置の一態様において、前記冷却ファンの運転音レベルは、20dB以下である、としてもよい。 Moreover, the one aspect | mode of the illuminating device which concerns on this invention WHEREIN: The driving sound level of the said cooling fan is good also as 20 dB or less.
本発明によれば、発光部で発生する熱を効率良く放熱させることができるので、自然空冷のみによって放熱する場合と比べて発光部の温度上昇を効果的に抑制できる。 According to the present invention, since the heat generated in the light emitting part can be efficiently radiated, the temperature rise of the light emitting part can be effectively suppressed as compared with the case where heat is radiated only by natural air cooling.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、ステップ(工程)及びステップの順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. Therefore, numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, steps (steps) and order of steps, and the like shown in the following embodiments are examples and limit the present invention. It is not the purpose to do. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims showing the highest concept of the present invention are described as optional constituent elements.
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。 Each figure is a schematic diagram and is not necessarily illustrated strictly. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the substantially same structure, The overlapping description is abbreviate | omitted or simplified.
(実施の形態)
まず、本発明の実施の形態に係る照明装置1の全体構成について、図1〜図5を用いて説明する。
(Embodiment)
First, the whole structure of the
図1は、本発明の実施の形態に係る照明装置1を斜め下方から見たときの外観斜視図である。図2は、同照明装置1を斜め上方から見たときの外観斜視図である。図3は、同照明装置1の内部構成を示す分解斜視図である。図4は、同照明装置1を斜め上方から見たときの断面図であり、図5は、同照明装置1の一部の断面図である。
FIG. 1 is an external perspective view of an
図1〜図5において、Z軸方向が鉛直方向であり、Z軸の矢印で示す方向が下方(前方)、その反対方向が上方(後方)である。なお、図3において、ねじは省略している。 1 to 5, the Z-axis direction is the vertical direction, the direction indicated by the Z-axis arrow is downward (front), and the opposite direction is upward (rear). In FIG. 3, screws are omitted.
本実施の形態に係る照明装置1は、HIDランプに代替する照明装置であって、体育館や工場、倉庫等の造営材の取付面(高天井面等)に取り付けられて用いられる。この場合、照明装置1は、前方側の面(床面等)を照射するように主に下方に向かって光が出射する。
図1〜5に示すように、照明装置1は、筐体10と、基台20と、LEDモジュール30と、冷却ファン40とを備える。さらに、照明装置1は、ヒートシンク50と、支持パイプ60と、カバー70と、取付部材80と、リフレクタ91と、前面カバー92とを備える。
As illustrated in FIGS. 1 to 5, the
本実施の形態において、筐体10及び基台20の各々には筐体10の内外を連通する通気孔12a及び20aが設けられている。また、冷却ファン40は、筐体10内の空気を、筐体10の通気孔12a及び基台20の通気孔20aの一方から他方に向かう方向であって、かつ、筐体10内の自然対流の方向と同じ方向に流すように配置されている。
In the present embodiment, each of the
以下、本発明の実施の形態に係る照明装置1の各部材の詳細構成について、図1〜図5を参照しながら説明する。
Hereinafter, the detailed structure of each member of the illuminating
[筐体]
図1〜図5に示すように、筐体10は、開口部11aを有する筒状のケースである。本実施の形態において、筐体10は、有底円筒形状であり、基台20の外縁から後方に伸長する円筒形状の筒状部11と、当該筒状部11の後方端側の開口を塞ぐ底部である天板部12とを有する。
[Case]
As shown in FIGS. 1-5, the housing | casing 10 is a cylindrical case which has the
図4及び図5に示すように、筒状部11は、ヒートシンク50を取り囲むように構成されている。本実施の形態において、筒状部11は、下方に向かって内径及び外径が漸次拡大するように形成されている。なお、筒状部11の開口部11aの前方端は開口している。つまり、基台20は、筒状部11の前方端の開口から後退した位置に配置されている。筒状部11の前方端の開口径は基台20の直径と同等である。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
また、照明装置1を天井面等に取り付けたときに、開口部11aは筐体10の下方部分(下部)に位置することになる。つまり、基台20は、筐体10の下部に配置されている。
Further, when the
筐体10の天面部である天板部12には、通気孔12a(第1通気孔)が設けられている。通気孔12aは、筐体10の内外を連通する貫通孔である。つまり、筐体10(筒状部11)内の空間領域(内部領域)と筐体10(筒状部11)外の空間領域(外部領域)とは、通気孔12aを介して繋がっている。
The
本実施の形態において、通気孔12aは、天板部12の中央(筐体10の筒軸)から外側に向かって放射状に複数設けられている。
In the present embodiment, a plurality of
また、天板部12の中央には、支持パイプ60を挿通するための貫通孔12bが設けられている。
Further, a through
筐体10は、熱伝導率の高い材料で形成することが好ましい。例えば、筐体10の材料としては、アルミニウムやマグネシウムなどの金属、又は、樹脂にカーボンなどを混合してなる熱伝導性樹脂が用いられる。一例として、筐体10は、Y軸方向の高さが270mmであり、板厚が1mmである。
The
なお、筒状部11の形状は、円筒形状に限らず、四角、五角又は六角等の多角筒形状であってもよい。
The shape of the
[基台]
基台20は、筐体10の開口部11aに蓋をするように配置された板状部材である。基台20は、LEDモジュール30を載置するためのモジュールプレート(MP)である。本実施の形態において、基台20の前方側の面には6個のモジュール取付領域が確保されており、基台20には6つのLEDモジュール30が固定されている。また、基台20の後方側の面には、ヒートシンク50が取り付けられている。
[Base]
The
図4及び図5に示すように、基台20には、通気孔20a(第2通気孔)が設けられている。通気孔20aは、筐体10の内外を連通する貫通孔である。つまり、筐体10の筒状部11内の空間領域(内部領域)と筐体10の筒状部11外の空間領域(外部領域)とは、通気孔20aを介して繋がっている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
図6Aは、照明装置1をZ軸方向の前方側から見たときの平面図である。図6Aに示すように、本実施の形態において、通気孔20aは、基台20の周縁部に設けられており、また、基台20の周方向に沿って環状に複数設けられている。具体的には、複数の通気孔20aは、円環状に配列されるように設けられている。各通気孔20aは、例えば、基台20の板材を切り抜くことによって形成され、通気孔20a同士の間には板材の残部としてブリッジが形成されている。
FIG. 6A is a plan view of the
また、図4及び図5に示すように、基台20は、支持パイプ60の前端部61に接続されている。具体的には、基台20の中央部には、支持パイプ60の前端部61を嵌め込むための嵌合孔20bが設けられている。LEDモジュール30を取り付けるためのモジュール取付領域は、嵌合孔20bの周囲に設けられている。
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the
基台20は、熱伝導率の高い材料で形成された円板状の部材である。基台20の材料としては、例えば、アルミニウムやマグネシウムなどの金属が挙げられる。一例として、基台20の板厚は、1.0〜5.0mmである。
The
なお、基台20の平面視形状は、円形状に限らず、筐体10の形状に合わせて、四角、五角又は六角等の多角形状であってもよい。
The planar view shape of the
このように構成される基台20は、LEDモジュール30が下方に向くように筐体10の筒状部11の下方部分(下部)に装着されている。なお、基台20と筒状部11との固定は、例えば、筒状部11の一部を基台20の外縁部にかしめることによってなされる。
The base 20 configured in this way is attached to the lower part (lower part) of the
[LEDモジュール]
LEDモジュール30について、図6Bを用いて説明する。図6Bは、図6Aにおいて、リフレクタ91と前面カバー92とを透過して見たときの平面図である。
[LED module]
The
図6Bに示すように、LEDモジュール30は、基台20に固定される。本実施の形態では、6個のLEDモジュール30が、基台20の嵌合孔20bの周囲に60°ずつ角度を置いて基台20のモジュール取付領域に配されている。
As shown in FIG. 6B, the
各LEDモジュール30は、所定の色(波長)の光を放出する発光モジュールであり、基板31と、基板31上に形成された発光部32とを有している。LEDモジュール30(発光部32)は、電源ユニット(不図示)から供給される直流電力によって発光し、LEDモジュール30から出射した光はリフレクタ91及び前面カバー92を通って照明装置1の前方側に出射される。
Each
発光部32は、LED32aと、封止部材32bとによって構成されている。本実施の形態におけるLEDモジュール30は、ベアチップであるLED32aが基板31上に直接実装されたCOB構造である。つまり、発光部32(LED32a、封止部材32b)は、基板31を介して基台20の前方側の面上に配置されている。
The
基板31は、例えば、アルミナ等のセラミックスからなるセラミックス基板、アルミニウム等の金属板に絶縁膜が被覆されたメタルベース基板(金属基板)、樹脂からなる樹脂基板、又は、ガラス基板等の絶縁基板である。基板31の表面には、発光部32に電力を供給するために所定形状にパターン形成された金属配線(不図示)が形成されている。また、基板31の形状は、矩形状としているが、これに限るものではない。
The
LED32aは、基板31の前方側の面に複数個(一例として132個)実装されている。基板31に実装された複数のLED32aは、基板31に形成された金属配線又はワイヤ等によって電気的に接続されている。LED32aは、発光素子の一例であって、所定の電力により発光する半導体発光素子である。LED32aは、いずれも単色の可視光を発するベアチップであり、本実施の形態では、通電されれば青色光を発する青色LEDチップである。
A plurality (for example, 132) of
封止部材32bは、LED32aを封止する部材である。本実施の形態において、封止部材32bは、複数のLED32aを一括封止している。封止部材32bは、例えば透光性樹脂材料によって構成されている。
The sealing
本実施の形態における封止部材32bは、波長変換材として蛍光体を含み、LED32aが発する光の波長(色)を変換する。例えばLED32aが青色LEDチップで白色光を得る場合、封止部材32bとしては、シリコーン樹脂にYAG等の黄色蛍光体を分散させた蛍光体含有樹脂を用いることができる。これにより、LED32aから放射される青色光の一部が黄色蛍光体によって黄色光に変換され、この黄色光と青色光の他の一部とが混色することによって、封止部材32bからは白色光が放射される。
The sealing
各LEDモジュール30は、基台20のモジュール取付領域に熱結合された状態で取り付けられており、例えば、止め金具、ねじ、又は接着剤等によって基台20に固定されている。
Each
[冷却ファン]
冷却ファン40は、筐体10の内部に1つ又は複数個設けられている。本実施の形態では、図3〜図5に示すように、冷却ファン40は、基台20の近傍に配置されるように筐体10の下部に4つ設けられている。具体的には、4つの冷却ファン40は、基台20の後方面に近接させて、支持パイプ60を中心として90°間隔で筐体10の内周面に取り付けられている。
[cooling fan]
One or a plurality of cooling
冷却ファン40は、例えば、ハウジングと、ハウジングに設けられた吸気口(吸気用開口)と、羽車と、モータと、排気口(排気用開口)とを備えており、冷却ファン40周辺の空気を所定の方向に送風する。具体的には、モータによって羽車を回転させることによって、冷却ファン40の外部の空気が吸気口を介してハウジング内に導入されて排気口から外部へと排出される。
The cooling
なお、モータは、照明装置1の外部から供給される電力によって回転する。この場合、照明装置1の点灯時に常にモータが回転するように構成されていてもよいし、制御信号によって必要なときにだけモータが回転するように構成されていてもよい。つまり、冷却ファン40は、常に吸排気していてもよいし、必要なときにだけ吸排気していてもよい。
The motor is rotated by electric power supplied from the outside of the
冷却ファン40の吸気口及び排気口は、筐体10内の空気を、筐体10の通気孔12a及び基台20の通気孔20aの一方から他方に向かう方向であって、かつ、筐体10内の自然対流の方向と同じ方向に送風するように設けられている。つまり、冷却ファン40は、送風方向が筐体10内の自然対流の方向と合うように設置されている。
The cooling
例えば、本実施の形態のように、照明装置1を天井面に取り付けて開口部11aが筐体10の下部に位置するような場合、筐体10内の自然対流は筐体10の下部から上部に向けて発生する。したがって、この場合、例えば、冷却ファン40は、吸気口が基台20の後方面又は放熱フィン52bに対向するとともに排気口が通気孔12aに対向するようにして設置されているとよい。つまり、冷却ファン40の排気口を後方(天井面)に向けて配置するとよい。
For example, as in the present embodiment, when the
なお、冷却ファン40は、自然対流の方向と同じ方向に送風するように構成されていれば、筐体10の内部ではなく筐体10の外部に設けてもよい。例えば、冷却ファン40は、基台20の前方側の面に設けてもよい。また、冷却ファン40は、筐体10の下部(つまり、基台20の近傍)ではなく筐体10の上部に設けてもよい。
The cooling
また、冷却ファン40は自然対流を促進させるものであればよいので、冷却ファン40の風量はごく微量なものであってもよい。本実施の形態では、冷却ファン40として、運転音レベル(騒音レベル)が20dB以下のものを用いている。このように、運転音レベルが20dB以下の冷却ファン40を用いることにより、冷却ファン40を内蔵していても静かな照明装置を実現することができる。
Moreover, since the cooling
[ヒートシンク]
ヒートシンク50は、LEDモジュール30で発生する熱を放熱するための放熱部材である。ヒートシンク50は、筐体10内に配置されており、かつ、基台20に接続されている。したがって、ヒートシンク50は、基台20に伝導したLEDモジュール30の熱を放熱する。
[heatsink]
The
図3〜図5に示すように、本実施の形態において、ヒートシンク50は、第1ヒートシンク51及び第2ヒートシンク52の2つのヒートシンクによって構成されている。第1ヒートシンク51及び第2ヒートシンク52は、熱伝導率が高い材料によって構成するとよく、例えば、アルミニウム等の金属材料によって構成される。なお、第1ヒートシンク51及び第2ヒートシンク52は、金属製ではなく、熱伝導率の高い熱伝導性樹脂等を用いて形成してもよい。
As shown in FIGS. 3 to 5, in the present embodiment, the
第1ヒートシンク51は、第2ヒートシンク52の内側に配置された内ヒートシンクである。第1ヒートシンク51は、支持パイプ60の周りにおいて基台20の後方側の面に接合される円環状の支持部51aと、支持部51aの外周部から後方に伸長する複数の短冊状の放熱フィン51bとで構成されている。つまり、放熱フィン51bは、筐体10の筒軸方向に沿って下部から上部に延伸するように設けられている。
The
一方、第2ヒートシンク52は、第1ヒートシンク51の外側に配置された外ヒートシンクである。第2ヒートシンク52は、第1ヒートシンク51の支持部51aの周りにおいて基台20の後方側の面に接合される円環状の支持部52aと、支持部52aの外周部から後方に伸長する複数の短冊状の放熱フィン52bとで構成されている。つまり、放熱フィン52bは、筐体10の下部から上部に延伸するように設けられている。
On the other hand, the
本実施の形態において、複数の放熱フィン51bは、支持パイプ60を取り囲んで支持パイプ60と平行に伸長し、複数の放熱フィン52bは、その外側を取り囲んで、支持パイプ60と平行に伸長している。また、各放熱フィン51b及び52bは、Z軸方向から平面視したときに、支持パイプ60の中心軸からの径方向に対して一定の角度(例えば45°)で傾斜するように配置されている。なお、内側の放熱フィン51bは、外側の放熱フィン52bよりも長くしているが、これに限るものではない。
In the present embodiment, the plurality of radiating
このように構成される第1ヒートシンク51及び第2ヒートシンク52は、例えば、リベット又はねじ等によって支持部51a及び支持部52aを基台20に締結することで基台20に固定されている。
The
[支持パイプ]
支持パイプ60は、伝熱性の良好な材料で形成された円筒形状であり、筐体10の内部から外部に向けて延設されている。図4及び図5に示すように、支持パイプ60は、基台20の中央部から後方に向かって取付部材80まで伸長するように構成されている。支持パイプ60の長さは、筐体10の高さと同程度又はそれ以上であって、例えば300mm〜400mm程度である。また、支持パイプ60は、一例として、外径が27mm、肉厚が1mm〜3mm程度の直管である。なお、支持パイプ60は、円筒形状に限らず、角筒形状等の他の筒体を用いてもよい。
[Support pipe]
The
支持パイプ60の一端部である前端部61は、基台20の嵌合孔20bに嵌め込まれて基台20に接続されている。具体的には、支持パイプ60の前端部61を基台20の嵌合孔20bに差し込んで、前端部61を嵌合孔20bの縁にかしめ加工することによって、支持パイプ60と基台20とを接合している。
A
一方、支持パイプ60の他端部である後端部62は、取付部材80の差し込み口82に差し込まれた状態で取付部材80に接続されている。
On the other hand, the
このように、支持パイプ60は、基台20を支持する機能を有するとともに、基台20から取付部材80に熱を良好に伝導させる熱伝導路として機能する。
As described above, the
本実施の形態において、支持パイプ60は、第1カバー71の貫通孔71a、第2カバー72の貫通孔72a、筐体10の貫通孔12b、第1ヒートシンク51及び第2ヒートシンク52に挿通されている。
In the present embodiment, the
支持パイプ60の材料は、例えば、ステンレス等の金属又は伝熱性の良好な樹脂(樹脂にカーボンなどを混合してなる熱伝導性樹脂)が挙げられる。
Examples of the material of the
なお、支持パイプ60の内部の中空部分には、LEDモジュール30に電力を供給するための配線が挿通されている。この配線は、照明装置1の外部に設置された電源ユニット(不図示)から取付部材80及び支持パイプ60を通ってLEDモジュール30まで伸長している。
A wiring for supplying power to the
[カバー]
図3〜図5に示すように、カバー70は、筐体10の後方側に配置されている。本実施の形態において、カバー70は、第1カバー71と第2カバー72とによって構成されている。
[cover]
As shown in FIGS. 3 to 5, the
第1カバー71は、筐体10の通気孔12aから筐体10内に埃等が侵入することを防ぐための埃カバーである。第1カバー71は、例えば、筐体10と間隔をあけて筐体10の後方(上方)に配置され、かつ、筐体10の通気孔12aを覆うようにキャップ状に構成されている。なお、第1カバー71には、支持パイプ60を挿通するための貫通孔71aが設けられている。
The
第2カバー72は、筐体10の貫通孔12bと支持パイプ60との隙間から筐体10内に埃等の侵入を防ぐとともに第1カバー71を支持する。第2カバー72は、筐体10の天板部12と第1カバー71との間に配置される。なお、第2カバー72には、支持パイプ60を挿通するための貫通孔72aが設けられている。
The
[取付部材]
取付部材80は、照明装置1を天井等の造営材に取り付けて固定するための固定部である。取付部材80も、支持パイプ60と同様に熱伝導性の材料で形成されている。
[Mounting member]
The
図4に示すように、取付部材80は、後方で径が拡がる円錐台状の台座部81と、台座部81の前端側に設けられ支持パイプ60の後端部62が差し込まれる差し込み口82と、台座部81の後端側に設けられたフランジ部83とを有している。
As shown in FIG. 4, the
支持パイプ60の後端部62は、差し込み口82に差し込まれて取付部材80に接続固定される。フランジ部83には複数の挿通孔が設けられており、取付部材80を造営材にねじ止め固定する場合、この挿通孔にねじを挿通して造営材にねじ込むことによって、フランジ部83を造営材に固定する。
The
[リフレクタ]
図3〜図5に示すように、リフレクタ91は、LEDモジュール30から出射する光を反射させて前面カバー92に導く反射部材である。リフレクタ91は、例えば、白色樹脂又は金属によって構成することができる。
[Reflector]
As shown in FIGS. 3 to 5, the
本実施の形態におけるリフレクタ91は、LEDモジュール30ごとに開口部が形成されており、開口部の内面は、傾斜する反射面となっている。また、リフレクタ91は、基台20の前方側の面にねじ止めによって固定されている。なお、この固定は、ねじ止めに限らず、接着等の他の固定方法であってもよい。
In the
[前面カバー]
図3〜図5に示すように、前面カバー92は、LEDモジュール30から出射する光を透光する透光カバーであり、例えば、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート又はポリカーボネート等の透明樹脂材料によって形成することができる。
[Front cover]
As shown in FIGS. 3 to 5, the
また、前面カバー92は、LEDモジュール30からの光を集光又は発散させるために配光制御機能を有していてもよい。例えば、前面カバー92は、フレネルレンズ構造を有しており、LEDモジュール30から出射される光を集光して前方に出射するように構成してもよい。
Further, the
前面カバー92は、複数のLEDモジュール30を全体的に覆うように基台20の前方側の面にねじ止めによって固定されている。なお、この固定は、ねじ止めに限らず、接着等の他の固定方法であってもよい。
The
[照明装置の作用効果]
次に、本実施の形態における照明装置1の作用効果について、本発明に至った経緯も含めて説明する。
[Effect of lighting device]
Next, the effect of the illuminating
HIDランプの代替となるようなLEDランプは、高出力であって発熱量も多いので、LEDモジュールで発生する熱をより効率的に放熱することが望まれる。 An LED lamp that can be used as an alternative to an HID lamp has a high output and a large amount of heat generation. Therefore, it is desired to dissipate the heat generated in the LED module more efficiently.
そこで、本発明者らは、冷却ファンを設けることによってLEDモジュールで発生する熱を効率良く放熱できると考え、以下の実験を行った。 Therefore, the present inventors considered that heat generated in the LED module can be efficiently radiated by providing a cooling fan, and conducted the following experiment.
図7及び図8は、その実験を行ったときの照明装置における冷却ファンの設置パターンを示す図である。なお、図7及び図8では、冷却ファン40の設置箇所以外は、上記実施の形態における照明装置1と同じ構造の照明装置を用いている。また、各設置パターンにおいて、照明装置は、取付部材80が天井側に位置するとともに筐体10が床面側に位置するように(つまり、開口部11aが筐体10の下部に位置するように)設置した。
7 and 8 are diagrams showing an installation pattern of the cooling fan in the lighting device when the experiment is performed. 7 and 8, an illumination device having the same structure as that of the
図7の(a)及び(b)は、2つの冷却ファン40を基台20の前方側に対向配置した場合である。このうち、図7の(a)では、筐体10内の空気を基台20の通気孔20aから排気するように冷却ファン40を配置している。一方、図7の(b)では、基台20の通気孔20aから筐体10内に空気を送風するように冷却ファン40を配置している。
7A and 7B show a case where two cooling
図7の(c)及び(d)は、取付部材80のフランジ部83の上部(後方側)に冷却ファン40を配置した場合である。このうち、図7の(c)では、後方側に排気するように冷却ファン40を配置している。一方、図7の(d)では、前方側に送風するように冷却ファン40を配置している。
FIGS. 7C and 7D show the case where the cooling
図8の(e)、(f)及び(g)は、2つの冷却ファン40を筐体10と第1カバー71との間に対向配置した場合である。このうち、図8の(a)では、筐体10と第1カバー(埃カバー)61との間の隙間から空気を排気するように冷却ファン40を配置している。一方、図8の(e)では、筐体10と第1カバー71との間の隙間に向けて空気を送風するように冷却ファン40を配置している。また、図8の(g)では、図8の(e)において、筐体10と第1カバー71との間の隙間のうち冷却ファン40を設置した以外の箇所を塞ぐように目張りテープを貼り付けている。
(E), (f), and (g) of FIG. 8 are cases where the two cooling
図8の(h)は、基台20の通気孔20aから筐体10内に空気を送風するように1つの冷却ファン40を基台20の前方側に配置するとともに、筐体10と第1カバー71との間の隙間から空気を排気するように1つの冷却ファン40を配置している。
In FIG. 8H, one cooling
図9は、自然空冷(冷却ファン40の設置無し)の場合と、図7及び図8の(a)〜(h)に示す冷却ファン40の各設置パターンの場合とについて、LED32aのチップ温度Tj(℃)、前面カバー92の温度(℃)及びリフレクタ91の温度を測定したときの測定結果を示している。
FIG. 9 shows the chip temperature Tj of the
図9において、自然空冷の場合と比べて、チップ温度Tj、前面カバー温度及びリフレクタ温度が低下している設置パターンについてはハッチングを付している。なお、僅かでも温度が低下している場合には散点状のハッチングを付しており、著しく温度が低下している場合には斜線のハッチングを付している。 In FIG. 9, the installation pattern in which the chip temperature Tj, the front cover temperature, and the reflector temperature are lowered as compared with the case of natural air cooling is hatched. It should be noted that when the temperature is slightly decreased, a dotted hatch is attached, and when the temperature is significantly reduced, hatched hatching is applied.
照明装置1では、LED32aのチップ温度Tjの温度を低下することが望まれる。図9に示すように、自然空冷の場合と比べてチップ温度Tjが低下しているのは、(a)、(b)、(e)、(g)及び(h)の設置パターンである。このうち、著しくチップ温度Tjが低下しているのは、(b)及び(h)の設置パターンである。
In the
一方、(c)の設置パターンは、自然空冷の場合と比べてチップ温度Tjが変化していない。また、(d)及び(f)の設置パターンでは、自然空冷の場合と比べてチップ温度Tjが上昇している。 On the other hand, in the installation pattern of (c), the chip temperature Tj does not change compared to the case of natural air cooling. In the installation patterns (d) and (f), the chip temperature Tj is higher than that in the case of natural air cooling.
このように、本願発明者等は、照明装置1に冷却ファン40を設置する場合、単に、冷却ファン40を設置するだけでは、チップ温度の冷却効果がないばかりか、逆にチップ温度が上昇するという逆効果を与えてしまう場合もあることを突き止めた。
As described above, when installing the cooling
そして、図9に示す実験結果をもとに本願発明者等が鋭意検討した結果、冷却ファン40の送風方向(排気方向)と筐体10内の空気が自然対流する方向とを合わせるように冷却ファン40を設置し、冷却ファン40によって筐体10内の空気を筐体10外に排気することによって、LED32aの温度を低下できるという着想を得た。つまり、(a)、(b)、(e)、(g)及び(h)の設置パターンとすることで、自然空冷ではまかないきれないLED32aの温度上昇を抑制できると考えられる。
Then, as a result of intensive studies by the inventors of the present invention based on the experimental results shown in FIG. 9, cooling is performed so that the air blowing direction (exhaust direction) of the cooling
しかも、(b)及び(h)の設置パターンのように、冷却ファン40を基台20の近傍に設置するとともに基台20の通気孔20aに送風するように設置することによって、LED32aの温度を著しく低下できることを見出した。
Moreover, as shown in the installation patterns of (b) and (h), the cooling
さらに、(b)及び(h)の設置パターンでは、前面カバー92の温度も自然空冷の場合と比べて低下させることができる。また、(h)の設置パターンでは、LED32a及び前面カバー92の温度だけではなく、リフレクタ91の温度も自然空冷の場合と比べて低下させることができる。
Furthermore, in the installation patterns of (b) and (h), the temperature of the
なお、(d)及び(f)の設置パターンでは、冷却ファン40の送風方向が筐体10内の自然対流と逆行することになり、かえって放熱効果の妨げになっていると考えられる。
In the installation patterns (d) and (f), it is considered that the air blowing direction of the cooling
以上、本実施の形態に係る照明装置1によれば、冷却ファン40の送風によって、図4に示すように、筐体10内の空気は、筐体10の通気孔12a及び基台20の通気孔20aの一方から他方に向かう方向、かつ、自然対流の方向と同じ方向に流れることになる。
As described above, according to the
例えば、開口部11aが筐体10の下部に位置するように照明装置1が設置されている場合、自然対流は、下(床面)から上(天井面)に向かうように発生する。この場合、本実施の形態では、冷却ファン40が、筐体10内の空気が下(床面)から上(天井面)に向かう方向に送風するように配置される。つまり、冷却ファン40は、筐体10内の空気が、筐体10の下部に設けられた基台20の通気孔20aから筐体10の上部に設けられた筐体10の通気孔12aに向かう方向に送風されるように配置される。
For example, when the
これにより、冷却ファン40によって、筐体10内の空気を筐体10内の自然対流と同じ方向に流すことができるので、筐体10の通気孔12aを通じて筐体10内の空気を筐体10外に排気することができる。つまり、冷却ファン40によって、筐体10内の自然対流を促進させることができる。この結果、冷却ファン40を設置しない場合(自然空冷のみによる放熱の場合)と比べて、発光部32(LED32a)で発生する熱を効率良く放熱させることができるので、発光部32の温度上昇を抑制できる。したがって、LED32aの発光効率を向上させて光出力の低下を抑制できるとともに、LED32aの長寿命化を図ることができる。また、封止部材32bの熱による劣化も抑制できる。
As a result, the cooling
さらに、冷却ファン40による送風によって、冷却効果が得られるだけではなく、筐体10内に埃がたまることも抑制できる。このように、冷却ファン40を設置することで、埃のたまらない構造も実現できる。
Furthermore, not only a cooling effect can be obtained by blowing air from the cooling
また、本実施の形態において、冷却ファン40は、基台20の近傍に配置されている。これにより、図4に示すように、冷却ファン40によって、基台20の通気孔20aを介して、自然対流と同じ方向に筐体10の内部へと積極的に空気を引き込むことができる。この結果、筐体10内の自然対流をさらに促進させることができるので、LED32aにおけるチップ温度の上昇を著しく抑制することが可能となる。したがって、発光部32の温度上昇を一層効果的に抑制できる。
In the present embodiment, the cooling
また、本実施の形態において、筐体10の通気孔12aは、天板部12に設けられている。これにより、基台20の通気孔20aと筐体10の通気孔12aとを対面させることができるので、筐体10内の空気の排気経路を一直線状にすることができる。したがって、筐体10内の空気を一層効率良く排気することができるので、発光部32の温度上昇を一層効果的に抑制できる。
In the present embodiment, the
さらに、本実施の形態において、筐体10の通気孔12aは、放射状に複数設けられている。これにより、筐体10内の空気をさらに効率良く排気することができるので、発光部32の温度上昇をさらに効果的に抑制できる。
Further, in the present embodiment, a plurality of
また、本実施の形態において、基台20の通気孔20aは、基台20の周縁部において環状に複数設けられている。これにより、筐体10内の空気を効率良く排気することができるので、発光部32の温度上昇を効果的に抑制できる。
Further, in the present embodiment, a plurality of vent holes 20 a of the base 20 are provided in an annular shape at the peripheral edge of the
また、本実施の形態において、基台20の他方の面に接続されたヒートシンク50が筐体10内に配置されている。しかも、ヒートシンク50は、筐体10の筒軸方向に延伸する複数の放熱フィン51b及び52bを有する。これにより、冷却ファン40による送風によってヒートシンク50の放熱フィン51b及び52bを冷却することができる。したがって、ヒートシンク50による放熱も促進させることができるので、さらに発光部32の温度上昇を効果的に抑制できる。
In the present embodiment, the
(変形例等)
以上、本発明に係る照明装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
(Modifications, etc.)
As mentioned above, although the illuminating device which concerns on this invention was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to the said embodiment.
例えば、上記実施の形態において、LEDモジュール30は基板31上にLEDチップを直接実装したCOB型の構成としたが、これに限らない。例えば、樹脂製の容器の凹部の中にLEDチップ(発光素子)を実装して当該凹部内に封止部材(蛍光体含有樹脂)を封入したパッケージ型のLED素子(SMD型LED素子)を用いて、このLED素子を基板31上に複数個実装することで構成されたSMD型のLEDモジュールを用いても構わない。
For example, in the above-described embodiment, the
また、上記実施の形態において、筐体10の通気孔12aは天板部12に設けたが、これに限らない。例えば、筐体10の通気孔12aは、筐体10の筒状部11に設けてもよい。この場合、通気孔12aは、筒状部11の後方側の部分(上部)に設けるとよい。また、通気孔12aは、天板部12と筒状部11の両方に設けてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施の形態において、ヒートシンク50は、第1ヒートシンク51及び第2ヒートシンク52の2つのヒートシンクとしたが、いずれか1つであってもよい。また、第1ヒートシンク51及び第2ヒートシンク52は、短冊状の複数の放熱フィンを有する構成であったが、これに限るものではない。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施の形態において、LEDモジュール30は、青色LEDチップと黄色蛍光体とによって白色光を放出するように構成したB−Yタイプの発光モジュールとしたが、これに限らない。例えば、演色性を高めるために、黄色蛍光体に加えて、さらに赤色蛍光体や緑色蛍光体を混ぜても構わない。また、黄色蛍光体を用いずに、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂を用いて、これと青色LEDチップとを組み合わせることによりに白色光を放出するように構成することもできる。
In the above embodiment, the
また、上記実施の形態において、LEDチップは、青色以外の色を発光するLEDチップを用いても構わない。例えば、紫外線発光のLEDチップを用いる場合、蛍光体としては、三原色(赤色、緑色、青色)に発光する各色蛍光体を組み合わせたものを用いることができる。さらに、蛍光体以外の波長変換材を用いてもよく、例えば、波長変換材として、半導体、金属錯体、有機染料、顔料など、ある波長の光を吸収し、吸収した光とは異なる波長の光を発する物質を含んでいる材料を用いてもよい。 Moreover, in the said embodiment, you may use the LED chip which light-emits colors other than blue as an LED chip. For example, in the case of using an ultraviolet light emitting LED chip, a combination of phosphors that emit light in three primary colors (red, green, and blue) can be used as the phosphor. Furthermore, a wavelength conversion material other than a phosphor may be used. For example, as a wavelength conversion material, light of a certain wavelength, such as a semiconductor, a metal complex, an organic dye, or a pigment, is absorbed, and light having a wavelength different from the absorbed light. A material containing a substance that emits may be used.
また、上記実施の形態において、発光素子としてLEDを例示したが、半導体レーザ等の半導体発光素子、又は、有機EL(Electro Luminescence)や無機EL等のEL素子等、その他の固体発光素子を用いてもよい。 Further, in the above embodiment, the LED is exemplified as the light emitting element. However, other solid light emitting elements such as a semiconductor light emitting element such as a semiconductor laser or an EL element such as an organic EL (Electro Luminescence) or an inorganic EL are used. Also good.
また、上記実施の形態において、照明装置1は、体育館、工場又は倉庫等の天井等に取り付けるHIDランプに代替する照明装置としたが、スポットライトやダウンライト等の他の照明装置にも適用することができる。
Moreover, in the said embodiment, although the illuminating
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。 In addition, the present invention can be realized by various combinations conceived by those skilled in the art for each embodiment, or by arbitrarily combining the components and functions in each embodiment without departing from the spirit of the present invention. This form is also included in the present invention.
1 照明装置
10 筐体
11 筒状部
11a 開口部
12 天板部
12a、20a 通気孔
12b、71a、72a 貫通孔
20 基台
20b 嵌合孔
30 LEDモジュール
31 基板
32 発光部
32a LED
32b 封止部材
40 冷却ファン
50 ヒートシンク
51 第1ヒートシンク
51a、52a 支持部
51b、52b 放熱フィン
52 第2ヒートシンク
60 支持パイプ
61 前端部
62 後端部
70 カバー
71 第1カバー
72 第2カバー
80 取付部材
81 台座部
82 差し込み口
83 フランジ部
91 リフレクタ
92 前面カバー
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記開口部に蓋をするように配置された板状の基台と、
前記基台の一方の面上に配置された発光部と、
冷却ファンとを備え、
前記筐体及び前記基台の各々には、前記筐体の内外を連通する通気孔が設けられており、
前記冷却ファンは、前記筐体内の空気を、前記筐体の前記通気孔及び前記基台の前記通気孔の一方から他方に向かう方向であって、かつ、前記筐体内の自然対流の方向と同じ方向に流すように配置されている
照明装置。 A cylindrical housing having an opening;
A plate-like base arranged so as to cover the opening;
A light emitting unit disposed on one surface of the base;
With a cooling fan,
Each of the casing and the base is provided with a vent hole that communicates the inside and outside of the casing.
The cooling fan is a direction in which the air in the casing is directed from one of the vent hole of the casing and the vent hole of the base to the other, and is the same as the direction of natural convection in the casing. Lighting device arranged to flow in the direction.
請求項1に記載の照明装置。 The lighting device according to claim 1, wherein the cooling fan is disposed in the vicinity of the base.
前記筐体に設けられた通気孔は、前記筐体の上部に設けられている
請求項2に記載の照明装置。 When the lighting device is attached to the ceiling surface, the opening is located at the lower part of the housing,
The lighting device according to claim 2, wherein the ventilation hole provided in the housing is provided in an upper portion of the housing.
請求項2又は3に記載の照明装置。 The lighting device according to claim 2, wherein the ventilation hole provided in the housing is provided in a top surface portion of the housing.
請求項4に記載の照明装置。 The lighting device according to claim 4, wherein a plurality of vent holes provided in the housing are provided radially.
請求項3〜5のいずれか1項に記載の照明装置。 The said cooling fan is provided in the lower part of the said housing | casing, and ventilates the air in the said housing | casing in the direction which goes to the said air vent of the said housing | casing from the said vent hole of the said base. The lighting device according to claim 1.
請求項3〜6のいずれか1項に記載の照明装置。 The lighting device according to any one of claims 3 to 6, further comprising a cover that is disposed above the housing with a space from the housing and covers the vent hole of the housing.
請求項1〜7のいずれか1項に記載の照明装置。 The lighting device according to claim 1, wherein the cooling fan is provided in the housing.
請求項1〜8のいずれか1項に記載の照明装置。 The lighting device according to any one of claims 1 to 8, wherein a plurality of air holes provided in the base are annularly provided at a peripheral edge of the base.
請求項1〜9のいずれか1項に記載の照明装置。 Furthermore, the illuminating device of any one of Claims 1-9 provided with the heat sink connected to the other surface of the said base, and arrange | positioned in the said housing | casing.
請求項10に記載の照明装置。 The lighting device according to claim 10, wherein the heat sink has a plurality of heat radiation fins extending in a cylinder axis direction of the casing.
前記基台は、前記支持パイプの一端に接続されている
請求項1〜11のいずれか1項に記載の照明装置。 And a support pipe extending from the inside of the housing to the outside,
The lighting device according to claim 1, wherein the base is connected to one end of the support pipe.
請求項12に記載の照明装置。 The lighting device according to claim 12, further comprising an attachment member connected to the other end of the support pipe.
請求項1〜13のいずれか1項に記載の照明装置。 The lighting device according to claim 1, wherein an operating sound level of the cooling fan is 20 dB or less.
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