JP2015516658A - Ｌｅｄ発光モジュール及びその発光モジュールを用いた照明装置 - Google Patents

Ｌｅｄ発光モジュール及びその発光モジュールを用いた照明装置 Download PDF

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Abstract

本発明はＬＥＤ発光モジュール及びその発光モジュールを用いた照明装置に関するものであって、底面部に収容溝が形成されるボディーフレームと、上記ボディーフレームの収容溝の内側設置面に固定され、多数のＬＥＤパッケージが実装された基板と、上記ボディーフレームの上面と側面に設けられ、相互離隔する多数の放熱フィンと、上記ボディーフレームの上面側に突出して上記基板をボルト締結できる締結ホールが底面部に設けられた固定部を含む。本発明は、ボディーフレームに基板をボルトで固定するために締結ホールが内側に設けられた突出型固定部を置いてボディーフレームの全体的な厚さを減少させて、軽量化と放熱特性を向上させることができる効果がある。

Description

本発明はＬＥＤ発光モジュール及びそのモジュールを用いた照明装置に関し、より詳しくは、放熱特性に優れて、軽量化したＬＥＤ発光モジュール及びそのモジュールを用いた照明装置に関する。
最近、一般光源に比べて電力消耗が少なくて寿命が長い特性によってＬＥＤを照明手段に使用しようとする研究が進行中である。ＬＥＤパッケージで発生する熱はＬＥＤパッケージの寿命を短縮させる要因となるので、ＬＥＤパッケージの熱を円滑に放熱させるための構造に対して研究開発が多様に進められている。
特に、多数のＬＥＤパッケージを使用するＬＥＤ街灯は放熱特性の向上が必ず必要であるが、ＬＥＤパッケージが備えられたＰＣＢ基板の背面側に放熱フィンが設けられた構造では円滑な放熱特性を向上させることに限界がある。一般的に、放熱フィンの数と高さを増加させて放熱特性を改善しようとする努力があるが、これは放熱フィンの間の空間に空気が円滑に対流できないので、やはり放熱特性の改善に限界がある。
このような従来のＬＥＤを用いた照明手段として特許文献１を例にすることができる。
特許文献１（以下、従来技術１と称する）には、ＬＥＤ装着面の背面側への放熱フィン高さが互いに異なる異型の放熱フィンを交差するようにして、その高さが互いに異なる放熱フィンの間に空気が流入して円滑な放熱がなされるように改善した構造の照明装置が記載されている。
しかしながら、このような従来技術１の構成は、高さが互いに異なる放熱フィンを有するように製造することが相対的に困難であり、その放熱フィンの中央上部側に空気の流れを容易にする溝パターンを加工しなければならないので、製造が複雑であると共に、費用が増加し、生産性が格段に低いという問題点があった。
また、従来技術１ではＬＥＤチップを実装する基板が接する面であるＬＥＤ装着面の側面側から下部側にハウジングが突出しており、その突出した部分の外側に放熱フィンの一部が位置するようになるが、その一部の放熱フィンはＬＥＤの装着面の背面に位置する放熱フィンの面積に比べて顕著に少ない面積を有しているので放熱量が極めて少ない。
これは、基本的に放熱フィンの面積にある程度までは放熱効率が比例することを勘案する時、放熱の効果が少ないし、ＬＥＤ装着面の背面側のみに主に放熱がなされる構造を有しているので、放熱効率が低下する問題点があった。
併せて、従来技術１は放熱フィンを除外したフレームの厚さが部分的に異なる部分が存在し、このような構造ではフレーム厚さの差による部分的な温度の不均衡により一部のＬＥＤチップの寿命が短くなって、全体的なＬＥＤ発光装置の寿命を短縮する原因となる。
一方、ＬＥＤパッケージは他のランプ型の一般光源に比べて光の照射角度が狭いため、街灯に適用する場合、街灯の高さとも関連のある１つの街灯を有しなければならない最小限の光照射角範囲を合せるために、より複雑な機構的構造を有していなければならず、このような構造を製作するための設計が容易でなく、製造費用が増加する問題点を有している。
併せて、ＬＥＤ街灯の設置位置によって照度要求値に差があり、従来のＬＥＤ街灯は設計当時からその照度を勘案してＬＥＤパッケージの数を設計に反映しなければならないので、照度要求値が異なる照明毎に新たな設計と製作を必要とする問題点があった。
上記した従来技術１を多数並列配置して結合する場合、このような照度を合せることはできるが、従来技術１は各々回転が可能なローターが設けられているので、これを多数並列結合する場合、各々を個別的に駆動するための機械的構成が非常に複雑になって、その構成が容易でなく、外側に突出したローターが結合のための結合板に接するようになって、角度の調節が容易でないという問題点があった。
併せて、従来の街灯は光が放出される背面側に放熱フィンが設けられたフレームを含み、そのフレームは街灯に設置される時、所定の傾斜角度に設置されるため、フレームの背面と放熱フィンとの間の角だった部分に湿気が残留するようになる。
このような湿気は冬季には凍ってつららが生じることがあり、このようなつららがまた解けて落ちる場合には、安全事故の発生危険が高いという問題点がある。また、湿気が残留するようになれば、周辺のホコリが容易にフレームに付着され、このようなホコリは街灯の放熱特性を低下させるようになり、このような放熱特性の低下はＬＥＤで発生する熱によりＬＥＤ自体の寿命を短縮させる問題点があった。
併せて、フレームの内側には多数のＬＥＤが実装された基板が結合設置されなければならず、その基板のボルト結合のためにフレームは所定厚さ以上に製作されることが普通である。したがって、フレームの厚さによりＬＥＤ発光モジュールの軽量化が困難である。
日本国登録実用新案第３１６３００２号公報
上記のような問題点を解決するための本発明の技術的課題は、厚さを縮めて軽量化が可能なＬＥＤ発光モジュール及びそのモジュールを用いた照明装置を提供することにある。
また、本発明の他の技術的課題は、フレームと放熱フィンとの間に水が溜まることを防止して、安全事故の発生を予防し、ホコリの積層により放熱特性が低下することを防止することができるＬＥＤ発光モジュール及びそのモジュールを用いた照明装置を提供することにある。
併せて、本発明の他の技術的課題は、放熱特性を向上させてＬＥＤパッケージの寿命の短縮を防止することができるＬＥＤ発光モジュールを提供することにある。
そして、本発明が解決しようとする他の課題は、ＬＥＤ街灯の照度要求値に柔軟に対応することができ、光の照射角度を任意に調整することができるＬＥＤ発光モジュールを用いた照明装置を提供することにある。
本発明のＬＥＤ発光モジュールは、底面部に収容溝が形成されるボディーフレームと、上記ボディーフレームの収容溝の内側設置面に固定され、多数のＬＥＤパッケージが実装された基板と、上記ボディーフレームの上面と側面に設けられ、相互離隔する多数の放熱フィンと、上記ボディーフレームの上面側に突出して上記基板をボルト締結できる締結ホールが底面部に設けられた固定部を含む。
本発明のＬＥＤ発光モジュールを用いた照明装置は、上記ＬＥＤ発光モジュールと、上記ＬＥＤ発光モジュールを多数固定し、かつ上記ＬＥＤ発光モジュールのうち、中央部に位置するＬＥＤ発光モジュールが周辺部に位置するＬＥＤ発光モジュールに比べてより低い位置に位置するように結合する一対の支持フレームを含む。
本発明に係るＬＥＤ発光モジュールは、基板をボルトで固定するためにボルト固定具を含む突出型固定部を置いてフレームの全体的な厚さを減少させて、軽量化と放熱特性を向上させることができる効果がある。
また、本発明に係るＬＥＤ発光モジュールは、フレームの背面側を中央部が高く傾斜するように設計し、特に上記突出型固定部が放熱フィンの後方に密着するように位置させることによって、フレームと放熱フィンとの境界部分で水が溜まる現象を防止すると共に、その水の溜まりによりホコリが容易に付く現象を防止して、安全事故の発生を予防し、放熱特性の低下を防止できる効果がある。
本発明に係るＬＥＤ発光モジュールは、ＬＥＤパッケージを直接または熱伝導率に優れるメタルＰＣＢを通じて放熱板に接するようにして熱放出がより容易な効果がある。
また、本発明に係るＬＥＤ発光モジュールは、ＬＥＤパッケージの背面だけでなく、側面に下向き延長される放熱フィンの構造を有するように構成し、かつそのＬＥＤパッケージの背面の放熱フィン面積と同等な一側面の放熱フィン面積を提供してＬＥＤ発光モジュールの放熱特性を向上させることができる効果がある。
併せて、従来技術に比べて、放熱フィンの高さを相対的に低く設計して、空気の対流がより円滑になされるようにすることによって、円滑な熱放出が可能な効果があり、重量を減らして製品に適用がより容易であり、運搬と保管を容易にする効果がある。
そして、本発明に係るＬＥＤ発光モジュールは、ＬＥＤパッケージを実装するフレームの全厚さを均等にして、部分的な温度差の発生を防止することによって、一部ＬＥＤパッケージの寿命短縮を防止して、より耐久性を高めて、寿命に対する信頼性を高めることができる効果がある。
併せて、本発明に係るＬＥＤ発光モジュールを用いた照明装置は、多数のＬＥＤ発光モジュールを各々の両端側で支持フレームにより固定するように構成して、その支持フレームに固定されるモジュールの数を変更して要求される照度に符合する街灯を容易に提供することができる効果がある。
また、その支持板に支持される本発明に係るＬＥＤ発光モジュールを用いた照明装置は、各ＬＥＤ発光モジュールの設置角度を調節して、街灯の設計を変更しなくても街灯の設置位置や間隔に符合する指向角に調整することができる効果がある。
また、本発明のＬＥＤ発光モジュールを用いた照明装置は、多数のＬＥＤ発光モジュールを支持フレームに固定する時、そのＬＥＤ発光モジュールの間に間隔を置いて、その間に空気の対流が起こるようにすることによって、放熱をより円滑にすることができる効果がある。
本発明の好ましい実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールの底面側斜視図である。 図１の上面側斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールの断面構成図である。 本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールの断面構成図である。 本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールの断面構成図である。 本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールの分解斜視図である。 本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールの構成図である。 本発明の好ましい実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールを用いた照明装置の底面側斜視図である。 図８の上面側斜視図である。 本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールを用いた街灯機構の正面図である。
以下、本発明の好ましい実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールを添付した図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の好ましい実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールの斜視図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ断面構成図である。
図１及び図２を各々参照すると、本発明の好ましい実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールは、底面側に光放出口が設けられるように収容溝１１０を有し、上面の中央が周辺部より高いように傾斜面１２０を有するボディーフレーム１００と、上記ボディーフレーム１００の収容溝１１０の内側上部に結合され、多数のＬＥＤパッケージ２１０が実装された基板２００と、上記ボディーフレーム１００の上面側に設けられた放熱フィン３００と、上記放熱ピン３００の後端に接するように突出し、内側に底面側で上記基板２００を結合するボルト４１０が収容される締結ホール４２０が設けられた固定部４００と、上記ボディーフレーム１００の収容溝１１０の外側部に設けられたスライド溝１１１に挿入されて異物の上記基板２００側への流入を防止するスライドカバー５００と、上記ボディーフレーム１００の外側面側の放熱フィン３００を相互連結するように長手方向に設けられた放熱板８００を含んで構成される。
以下、上記のように構成される本発明の好ましい実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールの構成と作用について、より詳細に説明する。
まず、本発明のボディーフレーム１００は底面側に収容溝１１０が設けられた形状であり、その収容溝１１０の内面下端部側の周りに沿ってスライド溝１１１が設けられている。上記スライド溝１１１にはスライドカバー５００が一側で挟まれて結合されて、特別にボルトなどの締結手段を使用しなくても透明または拡散のための半透明のカバーを結合することができる。
このように、スライド溝１１１を有する構造の長所は、ボルトなどの締結手段を使用しないので、上記ボディーフレーム１００の側面部にボルト締結孔を作る必要がないので、そのボディーフレーム１００の側面部の厚さをより薄くすることができるということである。
上記ボディーフレーム１００の厚さが薄いほどボディーフレーム１００の重量は減るようになり、軽量化により設置作業が容易で、費用を減らすことができる長所がある。また、熱の放熱にもより有利な構造を提供することができる。
上記ボディーフレーム１００の収容溝１１０には基板２００が締結される。上記基板２００は放熱のために基板を使用することができ、多数のＬＥＤパッケージ２１０の光放出面が下向きに向けるように実装されている。
このような基板２００をボディーフレーム１００の収容溝１１０に結合するために、多数のボルト４１０を上記基板２００側から上記ボディーフレーム１００側に締めて結合し、この際、上記ボルト４１０は上記ボディーフレーム１００の上部側に突出して形成された固定部４００を置いて、そのボルト４１０が固定部４００の底面側締結ホール４２０に挿入されてその基板２００を固定するようにする。
上記固定部４００をボディーフレーム１００の上面側から突出した形態にすることで、基板２００の固定のためのボルト４１０が挿入されて安定した結合になるようにすると共に、ボディーフレーム１００の全体的な厚さを減少させてボディーフレーム１００をより軽量化することができる。軽量化の長所は先に十分説明したので、これ以上の詳細な説明は省略する。
また、上記ボディーフレーム１００の上面は中央部が高く、縁部に行くほど高さが低くなる構造を有しており、これは雨水などの水気がボディーフレーム１００に溜まらないで容易に流れることができるようにしたものである。先に説明した通り、水気が溜まっていれば冬季につららが生じて安全事故の発生危険があるだけでなく、水気がホコリを吸着して放熱特性を低下させるようになる。
このような水気の除去のためには、上記ボディーフレーム１００の上面に他の突出構造がないことが好ましい。しかしながら、前述したように、本発明のボディーフレーム１００の上面には固定部４００が突出しており、多数の放熱フィン３００が突出した構造を有している。上記固定部４００と放熱フィン３００は、その間領域で上記ボディーフレーム１００の上面に傾斜面１２０が形成されて傾斜した場合にも水気の排出を防ぐ役割をするようになることができる。
このように、上記放熱フィン３００と固定部４００により水気の排出が困難になることを考慮して、本発明では放熱フィン３００を中央部の厚さがより厚く、側面へ行くほど薄くなる構造を有しており、固定部４００は放熱フィン３００の後端に接して位置するように設計される。
本発明のＬＥＤ発光モジュールは、主に街灯に使用できるものであって、前端部が上向きに浮き上がって設置される。したがって、多数の放熱フィン３００のうちの１つの後端に接して位置する上記固定部４００は、放熱フィン３００との間で水が外へ流れることに対しては干渉されず、薄いボディーフレーム１００を使用して基板２００の堅い結合が可能であり、その基板２００の結合のための固定部４００が突出していても上面で水が溜まる現象の発生を防止できるようになる。
また、上記ボディーフレーム１００の側面側に位置する放熱フィン３００には、そのボディーフレーム１００の長手方向に長い形態の放熱板８００が設けられている。この放熱板８００は、放熱フィン３００の熱を放熱するに当たって、より大きい放熱面積を提供する役割をすると共に、各放熱フィン３００の間の温度不均一性を解消することができる。
そして、放熱板８００と放熱フィン３００及び上記ボディーフレーム１００との間に空間を設けて維持して、空気の対流が円滑に起こることができるようにして、放熱特性をより高めるようになる。
図３は本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールの底面側斜視図であり、図４は図３の上面側斜視図であり、図５は図３と図４におけるＡ−Ａ方向断面図である。
図３から図５を各々参照すると、本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールは、底面に長い形態の収容溝が設けられたボディーフレーム１０と、上記ボディーフレーム１０の収容溝１１の内側上面部に結合される基板２０と、上記基板２０に実装されて上記基板２０を通じて供給された電源により光を放出する多数のＬＥＤパッケージ２１と、上記ボディーフレーム１０の上面と側面に相互所定距離離隔して位置する多数の放熱フィン３０と、上記収容溝１１の内側で上記ボディーフレーム１０に基板２０を締結するためにボディーフレーム１０の上面に突出した固定部４０を含んで構成される。
上記のような構造は先の図１及び図２を参照して詳細に説明した構造において、ボディーフレーム１０の側面部を下向きに一層長くして、収容溝１１の深さをより深くしたものであり、したがってボディーフレーム１０の側面部にも放熱フィン３０が延びるようにして、放熱特性をより向上させた構造として理解できる。
上記ボディーフレーム１０は金属材質であり、一側に長いバー（bar）形状であり、六面体形状を例として説明するが、これに限定されるものではない。
上記ボディーフレーム１０の図面上の底面にはそのボディーフレーム１０の長手方向に収容溝１１が設けられている。上記収容溝１１の底面（図面上では溝の上側面）には基板２０をボルト４１により結合できる締結ホール４２が下向きに設けられた固定部４０が上記ボディーフレーム１０の上面から突出している。
上記収容溝１１の底面に結合された基板２０には多数のＬＥＤパッケージ２１が実装されているものであり、その基板２０を通じて供給される電源によりＬＥＤパッケージ２１は光を放出するようになる。
この際、ＬＥＤパッケージ２１の光出射方向は上記収容溝１１の入口側に向けて、上記ボディーフレーム１０は全体が均一な厚さを有するものであり、これは部分的な温度差の発生を防止して、ＬＥＤパッケージ２１のうち、温度の高い側に位置するＬＥＤパッケージ２１の寿命の短縮を防止できるようになる。
本実施形態において、上記ボディーフレーム１０が円筒形状であり、溝の断面が四角形状の場合、フレームの厚さが微細に差がつくことがあるが、これは熱伝達次元で極めて微細な差だけを表すようになるので、実質的に均一な厚さと見なしても差し支えず、前述した実施形態のように、ボディーフレーム１０の上部に水が溜まることを防止するためにボディーフレーム１０の上面を傾斜するようにすることができる。
上記図２に示すように、ボディーフレーム１０の上面が傾斜しているので、上面と両側面との厚さが異なることもある。即ち、上面に傾斜面１２０の加工のために両側面より厚くして上面の傾斜加工を達成できるものである。また、上記上面はＬＥＤパッケージ２１０の発散熱が直接伝達される面であるので、上記上面の厚さをより厚くして円滑な放熱が達成できるようにすることも可能であり、このような傾斜面１２０を上記図３から図５の構造にも適用することができる。
上記の構造において、多数のＬＥＤパッケージ２１のうちの一部が寿命が尽きた場合、照度の問題などにより全体ＬＥＤパッケージ２１を実装する基板２０を取替しなければならないので、全体ＬＥＤパッケージ２１の寿命を短縮させることと同様の結果を表す。
上記ボディーフレーム１０には多数の放熱フィン３０が設けられている。上記放熱フィン３０の特徴的な構造は、各々の放熱フィン３０が上記収容溝１１が設けられたボディーフレーム１０の底面を除いて、上面と側面から突出した形状に一体型に設けられるが、これに限定されるものではない。
特に、上記ボディーフレーム１０の上記基板２０の結合面の背面側の放熱フィン３０の面積と、上記ボディーフレーム１０の両側面側の放熱フィン３０の各々の面積は互いに対等な面積になるようにする。
即ち、上記放熱フィン３０は全体的に均一な高さを有し、ボディーフレーム１０の背面及び側面での長さが同一な程度になるようにして、その側面での放熱がＬＥＤパッケージ２１の背面側の放熱と同一な水準になされるようにして、全体的な放熱効果を高めることができる。
また、このように全体的に均一な程度の放熱特性を表すことによって、一側に長い形態の本発明のＬＥＤ発光モジュールの一部で他部分と温度差が発生することをより防止できるようになる。本実施形態において、上記ボディーフレーム１０が六面体形状であることを一例にして説明するので、図面上、上面と側面とが区分されるが、これに限定されるものではない。即ち、上記ボディーフレームが円筒形状の場合、上記収容溝１１が形成された部分を除外した残りの外面で対向するように延長された放熱フィンに対しても同一に適用されることは、当業者であれば当然類推することができる。
このような構造において、ＬＥＤパッケージ２１で発生する熱は基板２０を通じてボディーフレーム１０に伝達され、そのボディーフレーム１０の熱は放熱フィン３０を通じて大気と接触して熱を放出する。
上記図５をまた参照すると、ＬＥＤパッケージ２１の位置は、上記放熱フィン３０の中間部分に位置する。従来にはＬＥＤパッケージの上部側のみに放熱フィンが設けられる構造、またはＬＥＤパッケージ２１の側面側のみに形成される構造であるとしても、その面積が相対的に少なくて、ＬＥＤパッケージで発生した熱が主に上向きのみに伝達されて放熱されたが、本発明はＬＥＤパッケージの図面上、上部側と下部側の放熱フィン３０が位置するので、熱伝逹方向が全体方向となる。したがって、放熱フィン３０の高さを従来に比べて低める場合にも充分の放熱面積が提供されることができ、その放熱フィン３０の高さを低めて空気が上記放熱フィン３０の間のボディーフレーム１０に接するように対流できるようにする。
これは、放熱フィンの高さを高めて放熱面積を確保しようとする従来の構造において、その放熱フィンの高さの増加によって対流される空気が放熱フィンの下部面に接触しないので、その放熱フィンの高さ増加に従う放熱向上が大きくないことを勘案した構造である。
また、前述した従来技術１のように、放熱フィンの高さが互いに異なるものを交互に形成する構造に比べて、均一な高さの放熱フィン３０を使用するので、製造が容易で、加工費用が少なくかかり、製造費用が低減され、生産性の向上を期待することができる。
そして、本発明において放熱フィン３０の高さを縮めてモジュールの全重量を縮めることができ、その軽量化によって本発明を街灯のように風などの影響を考慮しなければならない照明装置に適用する時、より有利な効果を表す。
上記ボディーフレーム１０の形状は底面部が開放された四角フレーム構造であり、これはボディーフレーム１０の厚さを減少させても曲げや捩れが発生しない構造であり、したがって既存のＬＥＤ街灯に比べて充分の強度を有すると共に、より重量を減らすことができるようになる。
また、上記放熱フィン３０がボディーフレーム１０の上面だけでなく、側面部まで延長されていて、その放熱フィン３０はボディーフレーム１０の変形を防止し、剛性を高めるリブの役割もするようになる。
そして、先に図１及び図２を参照して説明した固定部４００と対応する固定部４０が上記放熱フィン３０の後端側に接して設けられているので、水が溜まることを防止することができる。
図６は、本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールの断面構成図である。
図６を参照すると、本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールは、上記収容溝１１の開放部の幅が上記基板２０の結合部の幅より広く傾斜した構造を有することができる。これは、ＬＥＤパッケージ２１から放出される光をもっと拡散させることができる構造であり、この際、上記収容溝１１の側面は光を反射する反射面の役割をするようになる。
このような構造やはり前述した本発明の実施形態のＬＥＤ発光モジュールのように熱の放出が容易で、軽くて堅い特性を有し、水が溜まらない構造を提供することができる。
図７は、本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールの断面構成図である。
図７を参照すると、本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールは、上記図３に図示したＬＥＤ発光モジュールの一実施形態において、上記収容溝１１の入口側から所定の深さの距離両側のボディーフレーム１０に安着段１２が設けられており、その安着段１２にレンズ６０が接合した構造である。
このレンズ６０はＬＥＤパッケージ２１から放出される光を定まった角に屈折させる役割をし、照明装置で要求される指向角に符合するＬＥＤ発光モジュールをより容易に製作できるようになり、面光源の形態に光がより柔らかく認識されるように処理することができる。
また、上記レンズ６０の付着によって上記ＬＥＤパッケージ２１側には外部の湿気が侵入できないように気密が維持され、したがって外部に別途のカバーを設置しなくても使用することができる。
一般的に、ＬＥＤを使用する照明はＬＥＤの保護と面光源の形成のために外部にカバーを設置するようになるが、上記従来技術１から見られるように、カバーの設置のための結合孔と安着のための安着段が要求されて、そのカバー設置のためのボディーフレームの端部が厚く形成されなければならない。
これとは異なり、本発明では上記ボディーフレーム１０の収容溝１１の内側に安着段１２を置いてレンズ６０を安着させて、外部とＬＥＤパッケージ２１を密閉させて別途のカバーを使用しないので、ボディーフレーム１０を均一な程度の厚さに製作可能であると共に、より薄い厚さに製作できるので、放熱がより円滑になされるようになる。
図８は、本発明のＬＥＤ発光モジュールの他の実施形態の分離斜視図である。
図８を参照すると、本発明のＬＥＤ発光モジュールの他の実施形態は、ボディーフレーム１０の側面が折り曲げられてレンズ６０が付着できる安着段１２を提供すると共に、そのボディーフレーム１０の端部にも外部レンズ７０が付着される外部安着段１３を含んで構成される。
上記構造は、ボディーフレーム１０とレンズ６０及び外部レンズ７０のみを図示したものであり、放熱フィンは省略された。
上記の構造では、ボディーフレーム１０の内側と収容溝１１の入口側に外部安着段１３を置いてレンズ６０と外部レンズ７０を通じてＬＥＤパッケージ２１の光照射角度をより多様に変化させることができる構造であり、上記レンズ６０と外部レンズ７０はバー（bar）型に上記ボディーフレーム１０の長さに合うように一側に長い形態を有する。
上記レンズ６０と外部レンズ７０の使用により上記ＬＥＤパッケージ２１は気密性がより向上し、前述したように、別途のカバーを使用しなくてもよいので、放熱性がより向上することができ、これに対する詳細な説明は図８を参照した詳細な説明に言及されたので省略する。
図９は、本発明のＬＥＤ発光モジュールの他の実施形態の構成図である。
図９を参照すると、本発明のＬＥＤ発光モジュールの他の実施形態は、ボディーフレーム１０の側面側に位置する放熱フィン３０を外側で相互連結する放熱板８０をさらに含んで構成される。上記図１及び図２を参照して説明した実施形態での放熱板８００と同様に、上記放熱板８０は上記ボディーフレーム１０のように一側に長いバー（bar）形態であり、上記放熱フィン３０を通じて放出される熱をより広い面積で外部空気と熱交換が起こるようにして放熱効果をより向上させることができる。
上記放熱板８０と上記ボディーフレーム１０との間には上記放熱フィン３０により空間が設けられており、その空間にも空気が対流してその放熱板８０の両面が空気と接触して放熱がなされる。
上記ボディーフレーム１０との間の空間で円滑な対流が起こるようにするために、上記図９で放熱フィン３０の高さｈに比べて上記放熱板８０の幅ｗがより狭くなるようにする。上記放熱板８０の幅ｗが放熱フィン４０の高さｈと等しいかより大きくなれば、その放熱板８０の内側面とボディーフレーム１０との間の空間に空気の円滑な対流が困難であるので放熱がよくなされないことがある。
そして、上記放熱板８０の設置により上記放熱フィン３０はその位置に関わらず、同一な温度分布を有するようになる。これは、放熱板８０が放熱フィン３０を連結して一部で発生できる温度偏差を解消できるものであって、全体的に均一な温度を維持して、一部で発生する温度偏差により一部のＬＥＤパッケージ２１が他のＬＥＤパッケージ２１に比べて熱による寿命短縮を防止することができる。
図１０は本発明のＬＥＤ発光モジュールを用いたＬＥＤ照明装置の結合状態の上部側斜視図であり、図１１は下部側斜視図である。
図１０及び図１１を各々参照すると、本発明のＬＥＤ発光モジュールを用いた照明装置は、各ＬＥＤ発光モジュール１０１〜１０４のボディーフレーム１０の両端はボルト締結可能に所定の面積を有する側面突出段１７が設けられており、多数のＬＥＤ発光モジュールの両端を共通に支持する支持フレーム６１、６２に締結されて固定される。
上記支持フレーム６１、６２の好ましい形状として、中央部側に結合されるＬＥＤ発光モジュール１０２、１０３が周辺部に結合されるＬＥＤ発光モジュール１０３、１０４に比べて低い位置に位置できるように円弧状の板構造であることが好ましい。
本実施形態では、上記のような円弧状の板構造であることを一例として説明するが、これに限定されるものではなく、フラット（Flat）な形態に配列されるようにすることも当業者に当然なことであり、各発光モジュール自体が円弧をなすようにする形状の設計も当業者であれば当然類推することができる。
上記ＬＥＤ発光モジュール１０１〜１０４は、各々支持フレーム６１、６２にボルト（図示せず）により締結される時、その角度を変更することができる。これは、支持フレーム６１、６２に設けられるボルト結合孔６３を加工する時、ＬＥＤ街灯の照射角範囲を考慮して位置を定めて加工し、そのボルト結合孔６３の位置で各ＬＥＤ発光モジュール１０１〜１０４を結合して要求される光照射角に符合する街灯を提供できるようになる。
また、上記ＬＥＤ発光モジュール１０１〜１０４の数を変更して、単一街灯の照度要求値に符合する製品を容易に製造することができる。
これは、従来のＬＥＤを使用する街灯が照射角と照度要求値が異なる場合、別途の設計過程を通じて各々の照射角及び照度に符合する街灯製品を設計し、これを製造する方式を使用する時に発生する問題点を解決することができる。
即ち、単一設計で各ＬＥＤ発光モジュール１０１〜１０４を製作し、照度によってＬＥＤ発光モジュールの使用数量を決定し、照射角要求値によって各ＬＥＤ発光モジュールの設置角度を変更して結合することで、容易に所望の街灯を提供できるようになる。
また、本発明に係るＬＥＤ発光モジュールを多数結合した状態でも熱の放出が容易な構造を有する。従来のＬＥＤ街灯は下部側にカバーの設置が全体に対してなされるようになるが、本発明では各ＬＥＤ発光モジュール１０１〜１０４に個別的なカバーを付けて、そのＬＥＤ発光モジュール１０１〜１０４の間でも円滑な空気の対流が起こるようにして、放熱特性を高めることができるようになる。
図１１における一部を拡大した部分に注目すれば、上記ＬＥＤ発光モジュール１０１〜１０４は互いに密着されず、間に隙間がある状態で離隔しており、したがってその間の隙間を通じて対流が円滑に起こるようにして多数のモジュールを結合して使用する場合にも各ＬＥＤ発光モジュール１０１〜１０４の放熱フィン４０の間で空気の対流が円滑に起こることができ、したがって放熱特性がより向上する。
このような放熱が円滑になされることによって、ＬＥＤパッケージ３０の寿命短縮を防止できるようになる。
上記図１０及び図１１に図示した構成に適用できるＬＥＤ発光モジュールは、先の図１及び図２、図３から図５、図６、図７及び図８を参照して説明した本発明のＬＥＤ発光モジュールの各実施形態を全て適用することができる。
上記図１０及び図１１を参照して説明したＬＥＤ発光モジュール１０１〜１０４の結合は、設置時、光照射角度が決定されるものであるが、設置後にも任意にＬＥＤ発光モジュール１０１〜１０４の設置角度を調整できるので、必要によってＬＥＤ街灯の光照射角度を変更できるように構成することができる。
図１２は、本発明のＬＥＤ発光モジュールを用いた照明装置の設置状態の一実施正面構成図である。
図１２を参照すると、多数のＬＥＤ発光モジュールは、支持フレーム６１に回転軸Ｒ１~Ｒ４により結合されており、各回転軸Ｒ１〜Ｒ４にはその支持フレーム６１の外側で従動ギアＳＧ１〜ＳＧ４が各々結合されており、モータ（図示せず）により回転し、上記従動ギアＳＧ１〜ＳＧ４と噛み合っている１つの駆動ギアＧ１が所定角度回転すれば、その回転を上記ＬＥＤ発光モジュールに伝達して光の照射角度を調整できるようになる。
上記の例は、全体ＬＥＤ発光モジュールの角度を同時に調整する簡単な例を示したものであり、各ＬＥＤ発光モジュールを必要によって個別的に駆動して角度を調節できることは、当業者の水準では容易に理解できる。
前述したように、本発明に対して好ましい実施形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものでなく、特許請求範囲と発明の詳細な説明及び添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することができ、これもまた本発明に属する。
本発明は、軽量化したＬＥＤ発光モジュールを提供して、施工が容易で、ＬＥＤ発光モジュールに湿気が溜まっていることを防止することによって、冬季の安全事故の発生を防止することができ、ホコリが付着して放熱特性が低下することを防止できるものであって、産業上利用可能性がある。
１００ ボディーフレーム
１０１ ＬＥＤ発光モジュール
１０２ ＬＥＤ発光モジュール
１０３ ＬＥＤ発光モジュール
１０４ ＬＥＤ発光モジュール
２００ 基板
３００ 放熱フィン
４００ 固定部
本発明はＬＥＤ発光モジュール及びそのモジュールを用いた照明装置に関し、より詳しくは、放熱特性に優れて、軽量化したＬＥＤ発光モジュール及びそのモジュールを用いた照明装置に関する。
最近、一般光源に比べて電力消耗が少なくて寿命が長い特性によってＬＥＤを照明手段に使用しようとする研究が進行中である。ＬＥＤパッケージで発生する熱はＬＥＤパッケージの寿命を短縮させる要因となるので、ＬＥＤパッケージの熱を円滑に放熱させるための構造に対して研究開発が多様に進められている。
特に、多数のＬＥＤパッケージを使用するＬＥＤ街灯は放熱特性の向上が必ず必要であるが、ＬＥＤパッケージが備えられたＰＣＢ基板の背面側に放熱フィンが設けられた構造では円滑な放熱特性を向上させることに限界がある。一般的に、放熱フィンの数と高さを増加させて放熱特性を改善しようとする努力があるが、これは放熱フィンの間の空間に空気が円滑に対流できないので、やはり放熱特性の改善に限界がある。
このような従来のＬＥＤを用いた照明手段として特許文献１を例にすることができる。
特許文献１（以下、従来技術１と称する）には、ＬＥＤ装着面の背面側への放熱フィン高さが互いに異なる異型の放熱フィンを交差するようにして、その高さが互いに異なる放熱フィンの間に空気が流入して円滑な放熱がなされるように改善した構造の照明装置が記載されている。
しかしながら、このような従来技術１の構成は、高さが互いに異なる放熱フィンを有するように製造することが相対的に困難であり、その放熱フィンの中央上部側に空気の流れを容易にする溝パターンを加工しなければならないので、製造が複雑であると共に、費用が増加し、生産性が格段に低いという問題点があった。
また、従来技術１ではＬＥＤチップを実装する基板が接する面であるＬＥＤ装着面の側面側から下部側にハウジングが突出しており、その突出した部分の外側に放熱フィンの一部が位置するようになるが、その一部の放熱フィンはＬＥＤの装着面の背面に位置する放熱フィンの面積に比べて顕著に少ない面積を有しているので放熱量が極めて少ない。
これは、基本的に放熱フィンの面積にある程度までは放熱効率が比例することを勘案する時、放熱の効果が少ないし、ＬＥＤ装着面の背面側のみに主に放熱がなされる構造を有しているので、放熱効率が低下する問題点があった。
併せて、従来技術１は放熱フィンを除外したフレームの厚さが部分的に異なる部分が存在し、このような構造ではフレーム厚さの差による部分的な温度の不均衡により一部のＬＥＤチップの寿命が短くなって、全体的なＬＥＤ発光装置の寿命を短縮する原因となる。
一方、ＬＥＤパッケージは他のランプ型の一般光源に比べて光の照射角度が狭いため、街灯に適用する場合、街灯の高さとも関連のある１つの街灯を有しなければならない最小限の光照射角範囲を合せるために、より複雑な機構的構造を有していなければならず、このような構造を製作するための設計が容易でなく、製造費用が増加する問題点を有している。
併せて、ＬＥＤ街灯の設置位置によって照度要求値に差があり、従来のＬＥＤ街灯は設計当時からその照度を勘案してＬＥＤパッケージの数を設計に反映しなければならないので、照度要求値が異なる照明毎に新たな設計と製作を必要とする問題点があった。
上記した従来技術１を多数並列配置して結合する場合、このような照度を合せることはできるが、従来技術１は各々回転が可能なローターが設けられているので、これを多数並列結合する場合、各々を個別的に駆動するための機械的構成が非常に複雑になって、その構成が容易でなく、外側に突出したローターが結合のための結合板に接するようになって、角度の調節が容易でないという問題点があった。
併せて、従来の街灯は光が放出される背面側に放熱フィンが設けられたフレームを含み、そのフレームは街灯に設置される時、所定の傾斜角度に設置されるため、フレームの背面と放熱フィンとの間の角だった部分に湿気が残留するようになる。
このような湿気は冬季には凍ってつららが生じることがあり、このようなつららがまた解けて落ちる場合には、安全事故の発生危険が高いという問題点がある。また、湿気が残留するようになれば、周辺のホコリが容易にフレームに付着され、このようなホコリは街灯の放熱特性を低下させるようになり、このような放熱特性の低下はＬＥＤで発生する熱によりＬＥＤ自体の寿命を短縮させる問題点があった。
併せて、フレームの内側には多数のＬＥＤが実装された基板が結合設置されなければならず、その基板のボルト結合のためにフレームは所定厚さ以上に製作されることが普通である。したがって、フレームの厚さによりＬＥＤ発光モジュールの軽量化が困難である。
日本国登録実用新案第３１６３００２号公報
上記のような問題点を解決するための本発明の技術的課題は、厚さを縮めて軽量化が可能なＬＥＤ発光モジュール及びそのモジュールを用いた照明装置を提供することにある。
また、本発明の他の技術的課題は、フレームと放熱フィンとの間に水が溜まることを防止して、安全事故の発生を予防し、ホコリの積層により放熱特性が低下することを防止することができるＬＥＤ発光モジュール及びそのモジュールを用いた照明装置を提供することにある。
併せて、本発明の他の技術的課題は、放熱特性を向上させてＬＥＤパッケージの寿命の短縮を防止することができるＬＥＤ発光モジュールを提供することにある。
そして、本発明が解決しようとする他の課題は、ＬＥＤ街灯の照度要求値に柔軟に対応することができ、光の照射角度を任意に調整することができるＬＥＤ発光モジュールを用いた照明装置を提供することにある。
本発明のＬＥＤ発光モジュールは、底面部に収容溝が形成されるボディーフレームと、上記ボディーフレームの収容溝の内側設置面に固定され、多数のＬＥＤパッケージが実装された基板と、上記ボディーフレームの上面と側面に設けられ、相互離隔する多数の放熱フィンと、上記ボディーフレームの上面側に突出して上記基板をボルト締結できる締結ホールが底面部に設けられた固定部を含む。
本発明のＬＥＤ発光モジュールを用いた照明装置は、上記ＬＥＤ発光モジュールと、上記ＬＥＤ発光モジュールを多数固定し、かつ上記ＬＥＤ発光モジュールのうち、中央部に位置するＬＥＤ発光モジュールが周辺部に位置するＬＥＤ発光モジュールに比べてより低い位置に位置するように結合する一対の支持フレームを含む。
本発明に係るＬＥＤ発光モジュールは、基板をボルトで固定するためにボルト固定具を含む突出型固定部を置いてフレームの全体的な厚さを減少させて、軽量化と放熱特性を向上させることができる効果がある。
また、本発明に係るＬＥＤ発光モジュールは、フレームの背面側を中央部が高く傾斜するように設計し、特に上記突出型固定部が放熱フィンの後方に密着するように位置させることによって、フレームと放熱フィンとの境界部分で水が溜まる現象を防止すると共に、その水の溜まりによりホコリが容易に付く現象を防止して、安全事故の発生を予防し、放熱特性の低下を防止できる効果がある。
本発明に係るＬＥＤ発光モジュールは、ＬＥＤパッケージを直接または熱伝導率に優れるメタルＰＣＢを通じて放熱板に接するようにして熱放出がより容易な効果がある。
また、本発明に係るＬＥＤ発光モジュールは、ＬＥＤパッケージの背面だけでなく、側面に下向き延長される放熱フィンの構造を有するように構成し、かつそのＬＥＤパッケージの背面の放熱フィン面積と同等な一側面の放熱フィン面積を提供してＬＥＤ発光モジュールの放熱特性を向上させることができる効果がある。
併せて、従来技術に比べて、放熱フィンの高さを相対的に低く設計して、空気の対流がより円滑になされるようにすることによって、円滑な熱放出が可能な効果があり、重量を減らして製品に適用がより容易であり、運搬と保管を容易にする効果がある。
そして、本発明に係るＬＥＤ発光モジュールは、ＬＥＤパッケージを実装するフレームの全厚さを均等にして、部分的な温度差の発生を防止することによって、一部ＬＥＤパッケージの寿命短縮を防止して、より耐久性を高めて、寿命に対する信頼性を高めることができる効果がある。
併せて、本発明に係るＬＥＤ発光モジュールを用いた照明装置は、多数のＬＥＤ発光モジュールを各々の両端側で支持フレームにより固定するように構成して、その支持フレームに固定されるモジュールの数を変更して要求される照度に符合する街灯を容易に提供することができる効果がある。
また、その支持板に支持される本発明に係るＬＥＤ発光モジュールを用いた照明装置は、各ＬＥＤ発光モジュールの設置角度を調節して、街灯の設計を変更しなくても街灯の設置位置や間隔に符合する指向角に調整することができる効果がある。
また、本発明のＬＥＤ発光モジュールを用いた照明装置は、多数のＬＥＤ発光モジュールを支持フレームに固定する時、そのＬＥＤ発光モジュールの間に間隔を置いて、その間に空気の対流が起こるようにすることによって、放熱をより円滑にすることができる効果がある。
本発明の好ましい実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールの斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ断面構成図である。 本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールの底面側斜視図である。 図３の上面側斜視図である。 図３及び図４におけるＢ−Ｂ方向断面図である。 本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールの断面構成図である。 本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールの断面構成図である。 本発明のＬＥＤ発光モジュールの他の実施形態の分離斜視図である。 本発明のＬＥＤ発光モジュールの他の実施形態の構成図である。 本発明のＬＥＤ発光モジュールを用いたＬＥＤ照明装置の結合状態の上部側斜視図である。 本発明のＬＥＤ発光モジュールを用いたＬＥＤ照明装置の結合状態の下部側斜視図である。 本発明のＬＥＤ発光モジュールを用いた照明装置の設置状態の一実施正面構成図である。
以下、本発明の好ましい実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールを添付した図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の好ましい実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールの斜視図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ断面構成図である。
図１及び図２を各々参照すると、本発明の好ましい実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールは、底面側に光放出口が設けられるように収容溝１１０を有し、上面の中央が周辺部より高いように傾斜面１２０を有するボディーフレーム１００と、上記ボディーフレーム１００の収容溝１１０の内側上部に結合され、多数のＬＥＤパッケージ２１０が実装された基板２００と、上記ボディーフレーム１００の上面側に設けられた放熱フィン３００と、上記放熱ピン３００の後端に接するように突出し、内側に底面側で上記基板２００を結合するボルト４１０が収容される締結ホール４２０が設けられた固定部４００と、上記ボディーフレーム１００の収容溝１１０の外側部に設けられたスライド溝１１１に挿入されて異物の上記基板２００側への流入を防止するスライドカバー５００と、上記ボディーフレーム１００の外側面側の放熱フィン３００を相互連結するように長手方向に設けられた放熱板８００を含んで構成される。
以下、上記のように構成される本発明の好ましい実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールの構成と作用について、より詳細に説明する。
まず、本発明のボディーフレーム１００は底面側に収容溝１１０が設けられた形状であり、その収容溝１１０の内面下端部側の周りに沿ってスライド溝１１１が設けられている。上記スライド溝１１１にはスライドカバー５００が一側で挟まれて結合されて、特別にボルトなどの締結手段を使用しなくても透明または拡散のための半透明のカバーを結合することができる。
このように、スライド溝１１１を有する構造の長所は、ボルトなどの締結手段を使用しないので、上記ボディーフレーム１００の側面部にボルト締結孔を作る必要がないので、そのボディーフレーム１００の側面部の厚さをより薄くすることができるということである。
上記ボディーフレーム１００の厚さが薄いほどボディーフレーム１００の重量は減るようになり、軽量化により設置作業が容易で、費用を減らすことができる長所がある。また、熱の放熱にもより有利な構造を提供することができる。
上記ボディーフレーム１００の収容溝１１０には基板２００が締結される。上記基板２００は放熱のために基板を使用することができ、多数のＬＥＤパッケージ２１０の光放出面が下向きに向けるように実装されている。
このような基板２００をボディーフレーム１００の収容溝１１０に結合するために、多数のボルト４１０を上記基板２００側から上記ボディーフレーム１００側に締めて結合し、この際、上記ボルト４１０は上記ボディーフレーム１００の上部側に突出して形成された固定部４００を置いて、そのボルト４１０が固定部４００の底面側締結ホール４２０に挿入されてその基板２００を固定するようにする。
上記固定部４００をボディーフレーム１００の上面側から突出した形態にすることで、基板２００の固定のためのボルト４１０が挿入されて安定した結合になるようにすると共に、ボディーフレーム１００の全体的な厚さを減少させてボディーフレーム１００をより軽量化することができる。軽量化の長所は先に十分説明したので、これ以上の詳細な説明は省略する。
また、上記ボディーフレーム１００の上面は中央部が高く、縁部に行くほど高さが低くなる構造を有しており、これは雨水などの水気がボディーフレーム１００に溜まらないで容易に流れることができるようにしたものである。先に説明した通り、水気が溜まっていれば冬季につららが生じて安全事故の発生危険があるだけでなく、水気がホコリを吸着して放熱特性を低下させるようになる。
このような水気の除去のためには、上記ボディーフレーム１００の上面に他の突出構造がないことが好ましい。しかしながら、前述したように、本発明のボディーフレーム１００の上面には固定部４００が突出しており、多数の放熱フィン３００が突出した構造を有している。上記固定部４００と放熱フィン３００は、その間領域で上記ボディーフレーム１００の上面に傾斜面１２０が形成されて傾斜した場合にも水気の排出を防ぐ役割をするようになることができる。
このように、上記放熱フィン３００と固定部４００により水気の排出が困難になることを考慮して、本発明では放熱フィン３００を中央部の厚さがより厚く、側面へ行くほど薄くなる構造を有しており、固定部４００は放熱フィン３００の後端に接して位置するように設計される。
本発明のＬＥＤ発光モジュールは、主に街灯に使用できるものであって、前端部が上向きに浮き上がって設置される。したがって、多数の放熱フィン３００のうちの１つの後端に接して位置する上記固定部４００は、放熱フィン３００との間で水が外へ流れることに対しては干渉されず、薄いボディーフレーム１００を使用して基板２００の堅い結合が可能であり、その基板２００の結合のための固定部４００が突出していても上面で水が溜まる現象の発生を防止できるようになる。
また、上記ボディーフレーム１００の側面側に位置する放熱フィン３００には、そのボディーフレーム１００の長手方向に長い形態の放熱板８００が設けられている。この放熱板８００は、放熱フィン３００の熱を放熱するに当たって、より大きい放熱面積を提供する役割をすると共に、各放熱フィン３００の間の温度不均一性を解消することができる。
そして、放熱板８００と放熱フィン３００及び上記ボディーフレーム１００との間に空間を設けて維持して、空気の対流が円滑に起こることができるようにして、放熱特性をより高めるようになる。
図３は本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールの底面側斜視図であり、図４は図３の上面側斜視図であり、図５は図３と図４におけるＢ−Ｂ方向断面図である。
図３から図５を各々参照すると、本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールは、底面に長い形態の収容溝が設けられたボディーフレーム１０と、上記ボディーフレーム１０の収容溝１１の内側上面部に結合される基板２０と、上記基板２０に実装されて上記基板２０を通じて供給された電源により光を放出する多数のＬＥＤパッケージ２１と、上記ボディーフレーム１０の上面と側面に相互所定距離離隔して位置する多数の放熱フィン３０と、上記収容溝１１の内側で上記ボディーフレーム１０に基板２０を締結するためにボディーフレーム１０の上面に突出した固定部４０を含んで構成される。
上記のような構造は先の図１及び図２を参照して詳細に説明した構造において、ボディーフレーム１０の側面部を下向きに一層長くして、収容溝１１の深さをより深くしたものであり、したがってボディーフレーム１０の側面部にも放熱フィン３０が延びるようにして、放熱特性をより向上させた構造として理解できる。
上記ボディーフレーム１０は金属材質であり、一側に長いバー（bar）形状であり、六面体形状を例として説明するが、これに限定されるものではない。
上記ボディーフレーム１０の図面上の底面にはそのボディーフレーム１０の長手方向に収容溝１１が設けられている。上記収容溝１１の底面（図面上では溝の上側面）には基板２０をボルト４１により結合できる締結ホール４２が下向きに設けられた固定部４０が上記ボディーフレーム１０の上面から突出している。
上記収容溝１１の底面に結合された基板２０には多数のＬＥＤパッケージ２１が実装されているものであり、その基板２０を通じて供給される電源によりＬＥＤパッケージ２１は光を放出するようになる。
この際、ＬＥＤパッケージ２１の光出射方向は上記収容溝１１の入口側に向けて、上記ボディーフレーム１０は全体が均一な厚さを有するものであり、これは部分的な温度差の発生を防止して、ＬＥＤパッケージ２１のうち、温度の高い側に位置するＬＥＤパッケージ２１の寿命の短縮を防止できるようになる。
本実施形態において、上記ボディーフレーム１０が円筒形状であり、溝の断面が四角形状の場合、フレームの厚さが微細に差がつくことがあるが、これは熱伝達次元で極めて微細な差だけを表すようになるので、実質的に均一な厚さと見なしても差し支えず、前述した実施形態のように、ボディーフレーム１０の上部に水が溜まることを防止するためにボディーフレーム１０の上面を傾斜するようにすることができる。
上記図２に示すように、ボディーフレーム１０の上面が傾斜しているので、上面と両側面との厚さが異なることもある。即ち、上面に傾斜面１２０の加工のために両側面より厚くして上面の傾斜加工を達成できるものである。また、上記上面はＬＥＤパッケージ２１０の発散熱が直接伝達される面であるので、上記上面の厚さをより厚くして円滑な放熱が達成できるようにすることも可能であり、このような傾斜面１２０を上記図３から図５の構造にも適用することができる。
上記の構造において、多数のＬＥＤパッケージ２１のうちの一部が寿命が尽きた場合、照度の問題などにより全体ＬＥＤパッケージ２１を実装する基板２０を取替しなければならないので、全体ＬＥＤパッケージ２１の寿命を短縮させることと同様の結果を表す。
上記ボディーフレーム１０には多数の放熱フィン３０が設けられている。上記放熱フィン３０の特徴的な構造は、各々の放熱フィン３０が上記収容溝１１が設けられたボディーフレーム１０の底面を除いて、上面と側面から突出した形状に一体型に設けられるが、これに限定されるものではない。
特に、上記ボディーフレーム１０の上記基板２０の結合面の背面側の放熱フィン３０の面積と、上記ボディーフレーム１０の両側面側の放熱フィン３０の各々の面積は互いに対等な面積になるようにする。
即ち、上記放熱フィン３０は全体的に均一な高さを有し、ボディーフレーム１０の背面及び側面での長さが同一な程度になるようにして、その側面での放熱がＬＥＤパッケージ２１の背面側の放熱と同一な水準になされるようにして、全体的な放熱効果を高めることができる。
また、このように全体的に均一な程度の放熱特性を表すことによって、一側に長い形態の本発明のＬＥＤ発光モジュールの一部で他部分と温度差が発生することをより防止できるようになる。本実施形態において、上記ボディーフレーム１０が六面体形状であることを一例にして説明するので、図面上、上面と側面とが区分されるが、これに限定されるものではない。即ち、上記ボディーフレームが円筒形状の場合、上記収容溝１１が形成された部分を除外した残りの外面で対向するように延長された放熱フィンに対しても同一に適用されることは、当業者であれば当然類推することができる。
このような構造において、ＬＥＤパッケージ２１で発生する熱は基板２０を通じてボディーフレーム１０に伝達され、そのボディーフレーム１０の熱は放熱フィン３０を通じて大気と接触して熱を放出する。
上記図５をまた参照すると、ＬＥＤパッケージ２１の位置は、上記放熱フィン３０の中間部分に位置する。従来にはＬＥＤパッケージの上部側のみに放熱フィンが設けられる構造、またはＬＥＤパッケージ２１の側面側のみに形成される構造であるとしても、その面積が相対的に少なくて、ＬＥＤパッケージで発生した熱が主に上向きのみに伝達されて放熱されたが、本発明はＬＥＤパッケージの図面上、上部側と下部側の放熱フィン３０が位置するので、熱伝逹方向が全体方向となる。したがって、放熱フィン３０の高さを従来に比べて低める場合にも充分の放熱面積が提供されることができ、その放熱フィン３０の高さを低めて空気が上記放熱フィン３０の間のボディーフレーム１０に接するように対流できるようにする。
これは、放熱フィンの高さを高めて放熱面積を確保しようとする従来の構造において、その放熱フィンの高さの増加によって対流される空気が放熱フィンの下部面に接触しないので、その放熱フィンの高さ増加に従う放熱向上が大きくないことを勘案した構造である。
また、前述した従来技術１のように、放熱フィンの高さが互いに異なるものを交互に形成する構造に比べて、均一な高さの放熱フィン３０を使用するので、製造が容易で、加工費用が少なくかかり、製造費用が低減され、生産性の向上を期待することができる。
そして、本発明において放熱フィン３０の高さを縮めてモジュールの全重量を縮めることができ、その軽量化によって本発明を街灯のように風などの影響を考慮しなければならない照明装置に適用する時、より有利な効果を表す。
上記ボディーフレーム１０の形状は底面部が開放された四角フレーム構造であり、これはボディーフレーム１０の厚さを減少させても曲げや捩れが発生しない構造であり、したがって既存のＬＥＤ街灯に比べて充分の強度を有すると共に、より重量を減らすことができるようになる。
また、上記放熱フィン３０がボディーフレーム１０の上面だけでなく、側面部まで延長されていて、その放熱フィン３０はボディーフレーム１０の変形を防止し、剛性を高めるリブの役割もするようになる。
そして、先に図１及び図２を参照して説明した固定部４００と対応する固定部４０が上記放熱フィン３０の後端側に接して設けられているので、水が溜まることを防止することができる。
図６は、本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールの断面構成図である。
図６を参照すると、本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールは、上記収容溝１１の開放部の幅が上記基板２０の結合部の幅より広く傾斜した構造を有することができる。これは、ＬＥＤパッケージ２１から放出される光をもっと拡散させることができる構造であり、この際、上記収容溝１１の側面は光を反射する反射面の役割をするようになる。
このような構造やはり前述した本発明の実施形態のＬＥＤ発光モジュールのように熱の放出が容易で、軽くて堅い特性を有し、水が溜まらない構造を提供することができる。
図７は、本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールの断面構成図である。
図７を参照すると、本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ発光モジュールは、上記図３に図示したＬＥＤ発光モジュールの一実施形態において、上記収容溝１１の入口側から所定の深さの距離両側のボディーフレーム１０に安着段１２が設けられており、その安着段１２にレンズ６０が接合した構造である。
このレンズ６０はＬＥＤパッケージ２１から放出される光を定まった角に屈折させる役割をし、照明装置で要求される指向角に符合するＬＥＤ発光モジュールをより容易に製作できるようになり、面光源の形態に光がより柔らかく認識されるように処理することができる。
また、上記レンズ６０の付着によって上記ＬＥＤパッケージ２１側には外部の湿気が侵入できないように気密が維持され、したがって外部に別途のカバーを設置しなくても使用することができる。
一般的に、ＬＥＤを使用する照明はＬＥＤの保護と面光源の形成のために外部にカバーを設置するようになるが、上記従来技術１から見られるように、カバーの設置のための結合孔と安着のための安着段が要求されて、そのカバー設置のためのボディーフレームの端部が厚く形成されなければならない。
これとは異なり、本発明では上記ボディーフレーム１０の収容溝１１の内側に安着段１２を置いてレンズ６０を安着させて、外部とＬＥＤパッケージ２１を密閉させて別途のカバーを使用しないので、ボディーフレーム１０を均一な程度の厚さに製作可能であると共に、より薄い厚さに製作できるので、放熱がより円滑になされるようになる。
図８は、本発明のＬＥＤ発光モジュールの他の実施形態の分離斜視図である。
図８を参照すると、本発明のＬＥＤ発光モジュールの他の実施形態は、ボディーフレーム１０の側面が折り曲げられてレンズ６０が付着できる安着段１２を提供すると共に、そのボディーフレーム１０の端部にも外部レンズ７０が付着される外部安着段１３を含んで構成される。
上記構造は、ボディーフレーム１０とレンズ６０及び外部レンズ７０のみを図示したものであり、放熱フィンは省略された。
上記の構造では、ボディーフレーム１０の内側と収容溝１１の入口側に外部安着段１３を置いてレンズ６０と外部レンズ７０を通じてＬＥＤパッケージ２１の光照射角度をより多様に変化させることができる構造であり、上記レンズ６０と外部レンズ７０はバー（bar）型に上記ボディーフレーム１０の長さに合うように一側に長い形態を有する。
上記レンズ６０と外部レンズ７０の使用により上記ＬＥＤパッケージ２１は気密性がより向上し、前述したように、別途のカバーを使用しなくてもよいので、放熱性がより向上することができ、これに対する詳細な説明は図８を参照した詳細な説明に言及されたので省略する。
図９は、本発明のＬＥＤ発光モジュールの他の実施形態の構成図である。
図９を参照すると、本発明のＬＥＤ発光モジュールの他の実施形態は、ボディーフレーム１０の側面側に位置する放熱フィン３０を外側で相互連結する放熱板８０をさらに含んで構成される。上記図１及び図２を参照して説明した実施形態での放熱板８００と同様に、上記放熱板８０は上記ボディーフレーム１０のように一側に長いバー（bar）形態であり、上記放熱フィン３０を通じて放出される熱をより広い面積で外部空気と熱交換が起こるようにして放熱効果をより向上させることができる。
上記放熱板８０と上記ボディーフレーム１０との間には上記放熱フィン３０により空間が設けられており、その空間にも空気が対流してその放熱板８０の両面が空気と接触して放熱がなされる。
上記ボディーフレーム１０との間の空間で円滑な対流が起こるようにするために、上記図９で放熱フィン３０の高さｈに比べて上記放熱板８０の幅ｗがより狭くなるようにする。上記放熱板８０の幅ｗが放熱フィン４０の高さｈと等しいかより大きくなれば、その放熱板８０の内側面とボディーフレーム１０との間の空間に空気の円滑な対流が困難であるので放熱がよくなされないことがある。
そして、上記放熱板８０の設置により上記放熱フィン３０はその位置に関わらず、同一な温度分布を有するようになる。これは、放熱板８０が放熱フィン３０を連結して一部で発生できる温度偏差を解消できるものであって、全体的に均一な温度を維持して、一部で発生する温度偏差により一部のＬＥＤパッケージ２１が他のＬＥＤパッケージ２１に比べて熱による寿命短縮を防止することができる。
図１０は本発明のＬＥＤ発光モジュールを用いたＬＥＤ照明装置の結合状態の上部側斜視図であり、図１１は下部側斜視図である。
図１０及び図１１を各々参照すると、本発明のＬＥＤ発光モジュールを用いた照明装置は、各ＬＥＤ発光モジュール１０１〜１０４のボディーフレーム１０の両端はボルト締結可能に所定の面積を有する側面突出段１７が設けられており、多数のＬＥＤ発光モジュールの両端を共通に支持する支持フレーム６１、６２に締結されて固定される。
上記支持フレーム６１、６２の好ましい形状として、中央部側に結合されるＬＥＤ発光モジュール１０２、１０３が周辺部に結合されるＬＥＤ発光モジュール１０１、１０４に比べて低い位置に位置できるように円弧状の板構造であることが好ましい。
本実施形態では、上記のような円弧状の板構造であることを一例として説明するが、これに限定されるものではなく、フラット（Flat）な形態に配列されるようにすることも当業者に当然なことであり、各発光モジュール自体が円弧をなすようにする形状の設計も当業者であれば当然類推することができる。
上記ＬＥＤ発光モジュール１０１〜１０４は、各々支持フレーム６１、６２にボルト（図示せず）により締結される時、その角度を変更することができる。これは、支持フレーム６１、６２に設けられるボルト結合孔６３を加工する時、ＬＥＤ街灯の照射角範囲を考慮して位置を定めて加工し、そのボルト結合孔６３の位置で各ＬＥＤ発光モジュール１０１〜１０４を結合して要求される光照射角に符合する街灯を提供できるようになる。
また、上記ＬＥＤ発光モジュール１０１〜１０４の数を変更して、単一街灯の照度要求値に符合する製品を容易に製造することができる。
これは、従来のＬＥＤを使用する街灯が照射角と照度要求値が異なる場合、別途の設計過程を通じて各々の照射角及び照度に符合する街灯製品を設計し、これを製造する方式を使用する時に発生する問題点を解決することができる。
即ち、単一設計で各ＬＥＤ発光モジュール１０１〜１０４を製作し、照度によってＬＥＤ発光モジュールの使用数量を決定し、照射角要求値によって各ＬＥＤ発光モジュールの設置角度を変更して結合することで、容易に所望の街灯を提供できるようになる。
また、本発明に係るＬＥＤ発光モジュールを多数結合した状態でも熱の放出が容易な構造を有する。従来のＬＥＤ街灯は下部側にカバーの設置が全体に対してなされるようになるが、本発明では各ＬＥＤ発光モジュール１０１〜１０４に個別的なカバーを付けて、そのＬＥＤ発光モジュール１０１〜１０４の間でも円滑な空気の対流が起こるようにして、放熱特性を高めることができるようになる。
図１１における一部を拡大した部分に注目すれば、上記ＬＥＤ発光モジュール１０１〜１０４は互いに密着されず、間に隙間がある状態で離隔しており、したがってその間の隙間を通じて対流が円滑に起こるようにして多数のモジュールを結合して使用する場合にも各ＬＥＤ発光モジュール１０１〜１０４の放熱フィン３０（図９を参照。）の間で空気の対流が円滑に起こることができ、したがって放熱特性がより向上する。
このような放熱が円滑になされることによって、ＬＥＤパッケージ２１の寿命短縮を防止できるようになる。
上記図１０及び図１１に図示した構成に適用できるＬＥＤ発光モジュールは、先の図１及び図２、図３から図５、図６、図７及び図８を参照して説明した本発明のＬＥＤ発光モジュールの各実施形態を全て適用することができる。
上記図１０及び図１１を参照して説明したＬＥＤ発光モジュール１０１〜１０４の結合は、設置時、光照射角度が決定されるものであるが、設置後にも任意にＬＥＤ発光モジュール１０１〜１０４の設置角度を調整できるので、必要によってＬＥＤ街灯の光照射角度を変更できるように構成することができる。
図１２は、本発明のＬＥＤ発光モジュールを用いた照明装置の設置状態の一実施正面構成図である。
図１２を参照すると、多数のＬＥＤ発光モジュールは、支持フレーム６１に回転軸Ｒ１~Ｒ４により結合されており、各回転軸Ｒ１〜Ｒ４にはその支持フレーム６１の外側で従動ギアＳＧ１〜ＳＧ４が各々結合されており、モータ（図示せず）により回転し、上記従動ギアＳＧ１〜ＳＧ４と噛み合っている１つの駆動ギアＧ１が所定角度回転すれば、その回転を上記ＬＥＤ発光モジュールに伝達して光の照射角度を調整できるようになる。
上記の例は、全体ＬＥＤ発光モジュールの角度を同時に調整する簡単な例を示したものであり、各ＬＥＤ発光モジュールを必要によって個別的に駆動して角度を調節できることは、当業者の水準では容易に理解できる。
前述したように、本発明に対して好ましい実施形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものでなく、特許請求範囲と発明の詳細な説明及び添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することができ、これもまた本発明に属する。
本発明は、軽量化したＬＥＤ発光モジュールを提供して、施工が容易で、ＬＥＤ発光モジュールに湿気が溜まっていることを防止することによって、冬季の安全事故の発生を防止することができ、ホコリが付着して放熱特性が低下することを防止できるものであって、産業上利用可能性がある。
１００ ボディーフレーム
１０１ ＬＥＤ発光モジュール
１０２ ＬＥＤ発光モジュール
１０３ ＬＥＤ発光モジュール
１０４ ＬＥＤ発光モジュール
２００ 基板
３００ 放熱フィン
４００ 固定部

Claims (13)

  1. 底面部に収容溝が形成されるボディーフレームと、前記ボディーフレームの収容溝の内側設置面に固定され、多数のＬＥＤパッケージが実装された基板と、
    前記ボディーフレームの上面と側面に設けられ、相互離隔する多数の放熱フィンと、
    前記ボディーフレームの上面側に突出して前記基板をボルト締結できる締結ホールが底面部に設けられた固定部と、
    を含む、ＬＥＤ発光モジュール。
  2. 前記ボディーフレームは、長手方向の中央部が側面部より高くなるように上面が傾斜したことを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ発光モジュール。
  3. 前記固定部は、前記放熱フィンの後端に接する位置の前記ボディーフレームの上部から突出したことを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ発光モジュール。
  4. 前記放熱フィンは、中央部の厚さがより厚く、縁部へ行くほど薄くなることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ発光モジュール。
  5. 前記ボディーフレームの収容溝は、入口側の幅が内側に比べてより広いように側面が傾斜したことを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ発光モジュール。
  6. 前記ボディーフレームの側面に位置する前記多数の放熱フィンを相互連結する放熱板をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ発光モジュール。
  7. 前記ボディーフレームの安着溝の内側にはスライド溝が設けられており、前記スライド溝に結合されるスライドカバーをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ発光モジュール。
  8. 前記ボディーフレームは、全体的に均一な厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ発光モジュール。
  9. 前記ボディーフレームは、上面の厚さが両側面より厚いことを特徴とする、請求項２に記載のＬＥＤ発光モジュール。
  10. 請求項１から９のいずれか一項に記載のＬＥＤ発光モジュールと、前記ＬＥＤ発光モジュールを多数固定し、かつ前記各ＬＥＤ発光モジュールのうち、中央部に位置するＬＥＤ発光モジュールが周辺部に位置するＬＥＤ発光モジュールに比べてより低い位置に位置するように結合する一対の支持フレームを含む、ＬＥＤ発光モジュールを用いた照明装置。
  11. 前記一対の支持フレームに両端が各々固定される前記多数のＬＥＤ発光モジュールは、街灯の照射角範囲に符合するように各々角度が調整されて固定されることを特徴とする、請求項１０に記載のＬＥＤ発光モジュールを用いた照明装置。
  12. 前記多数のＬＥＤ発光モジュールは、前記一対の支持フレームの各々に回転軸を通じて締結されて、回転により前記多数のＬＥＤ発光モジュールの各々の光照射角が変更されることを特徴とする、請求項１０に記載のＬＥＤ発光モジュールを用いた照明装置。
  13. 前記多数のＬＥＤ発光モジュールの各々は、相互離隔するように前記一対の支持フレームに両端が固定されることを特徴とする、請求項１０に記載のＬＥＤ発光モジュールを用いた照明装置。
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