JP2015517185A5

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Publication number: JP2015517185A5
Application number: JP2015504470A
Authority: JP
Filing date: 2012-10-08
Publication date: 2015-11-05
Anticipated expiration: 2032-10-08

Description

電球型ＬＥＤ照明器具

本発明は、電球型ＬＥＤ照明器具に係り、より詳しくは、放熱フレームに囲繞された空間に積み滞る高温の熱を上下左右方向に排出させて冷却させるとともに放熱フレームの熱を冷却モジュールを用いて冷却させることにより、冷却効率を極大化し、製品の寿命および信頼性を向上させた電球型ＬＥＤ照明器具に関する。

一般に、広告板や看板、照明などのその他の光学的素材として多く使用されている発光ダイオード（ＬＥＤ）は、従来の光源と比較して、小型、長寿命、電気エネルギーの光エネルギーへの直接変換による低消費電力、かつ光学効率に優れるから、一般照明分野に広く採用されている。

また、ＬＥＤは、電力消耗が少なく節電効果がある特性上、半永久的に使用することができて耐久性に優れるうえ、多数の高出力白色発光ダイオードの光で照明を実施することにより前記高出力白色発光ダイオードの設置個数や供給電流の調節などによって照度を様々に調節することができるから、製品自体の商品性および信頼性を大幅向上させることができるという利点がある。

ところが、このようなＬＥＤは、発光ダイオードという高電流・高輝度のチップにより自体熱が多く発生し、高温では光学特性が低下するという問題点がある。よって、一定の光学特性を保つためには、ＬＥＤから発生する熱を十分に放熱しなければならず、十分な放熱が行われなければ、光学出力特性が低下するか或いは長期的な寿命短縮および効率低下がもたされるので、発光ダイオードおよびこれらが取り付けられた基板の内部熱を放出させる必要がある。

そこで、特許文献１のソケット型ＬＥＤ照明灯器具が提案されており、このソケット型ＬＥＤ照明灯器具の構造は、図１ａおよび図１ｂに示すように、ＬＥＤ素子１１を一側に取り付けてあるＬＥＤ基板１０が形成され、前記ＬＥＤ基板１０の下部には金属材質（例えばＡｌ）の放熱板２０が備えられ、ＬＥＤ基板１０は放熱機構３０に取り付けられる。

一方、前記放熱機構３０の構造は、全体として多角筒状をし、内部には放熱筒３２の内外側に放熱フィン３３を備え、外側放熱フィン３４には側面カバー３８が嵌着される環状溝を形成し、扁平部の外側にはスライド溝部３５を形成することにより、ＬＥＤ基板１０を設置する。

前記放熱機構３０の上方に、通気孔６１、７１がそれぞれ穿設された連結キャップ６０およびコンバータ用ＰＣＢ７０を設置し、この連結キャップおよびコンバータ用ＰＣＢを外部電源に接続される電球ソケット４０の内側に固着し、電球ソケット４０には内部の熱を外部へ排出するための通気孔４２を備えてなる構造である。

このような構造を持つ従来のソケット型ＬＥＤ照明灯器具によれば、内部の放熱機構３０は、放熱筒３２が断面六角形の単一品として形成されながら四方が閉鎖されており、下部に設置された放熱板２０の通気孔を介して外部の冷たい空気が流入しても、内部の熱放出が難しくて冷却が行われない構造であり、四方が閉鎖されている前記放熱筒３２の上部と下部に放熱板が設置されているが、前記放熱板が対流の流れを遮断する問題により放熱筒の内部温度が約９０℃まで上昇するという問題点がある。

よって、根本的に放熱筒の内部の熱を外部へ排出することができず、また、通気孔を介して高温の熱を排出するとしてもその効果が微々たるものであるから、照明器具の寿命が短縮されるという問題点がある。

韓国公開特許第２０１１−８５１１７号

本発明は、上述した従来の問題点を解消するために案出されたもので、その目的は、内側の冷却フィンの構造を固定部材の機能を行えるように変更し、冷却フィンがヒートパイプを固定するようにすることにより、熱交換が容易に行われ、かつ、放熱フレームを組立式に構成し、熱交換プレートと熱交換プレートとの間に対流循環通路を形成して熱交換プレート同士の間における対流の循環を可能とすることにより、放熱フレームの内部および外部のエア循環が容易に行われ、冷却効率を極大化して製品の寿命および信頼性を向上させるなどの利点がある、電球型ＬＥＤ照明器具を提供することにある。

上記目的は、電球型ＬＥＤ照明器具において、多数の排出孔を有する本体にソケット用螺旋部が一体に形成された電球ソケットと；前記電球ソケットの本体に着脱可能に取り付けられるプレートの一面に、結合孔を有する間隔維持用スペーサが一体に備えられた排出空間維持部材と；前記排出空間維持部材に連結される連結孔と、一体に形成された多数の放出フィンと、挿入孔と、中央部に形成されたエア排出通孔とを備える冷却ブロックと；ＬＥＤモジュールが設置された第１基板と；熱交換プレートに一体に形成された冷却フィンの端部に設けられたクリップ部と、前記冷却フィンが形成された方向の前記熱交換プレートの端面に形成され、前記排出空間維持部材を貫通したねじと結合するための結合孔と、前記冷却フィンが形成された方向とは反対方向の前記熱交換プレートの端部に形成され、カバー部材が設置される設置凹溝と、前記設置凹溝と前記設置凹溝との間に形成され、前面方向に第１基板が着脱可能に設置される凹溝とを備える放熱フレームと；挿入凹溝、中央に形成された結合通孔、前記放熱フレームの結合孔に連結される連結通孔、およびカバー部材が取り付けられる取付凹溝を有する本体部と、前記カバー部材の弛みを防止する段差部とを備える連結プレート部材と；前記連結プレート部材の結合通孔と中心が一致する結合通孔を有し、ＬＥＤモジュールが設置された第２基板と；前記ＬＥＤモジュールが設置された前記第１基板および前記第２基板を保護するカバー部材と；円形を形成するように一定の間隔で離れて設置された前記熱交換プレートと前記熱交換プレートとの間に形成され、内部と外部のエアを循環させる対流循環通路と；を含んでなることを特徴とする、電球型ＬＥＤ照明器具によって達成される。

前記排出空間維持部材と前記冷却ブロックとの間には内部熱を放出する排出空間が形成されたことを特徴とする。

前記連結プレート部材の段差部にはカバー嵌込溝がさらに形成されたことを特徴とする。

前記冷却ブロックを形成する冷却フィンの端部の長さが長くなるように段差部を形成し、該段差部の内側に前記放熱フレームの上部が嵌め込まれて固定されることを特徴とする。

一端が前記挿入孔に挿入され、他端は前記挿入凹溝に嵌着され、中間部は前記クリップ部に挟着され、高温の熱を低温に熱交換させるヒートパイプをさらに含んでなることを特徴とする。

前記ヒートパイプは、一端が、内部熱を外部へ放出するために前記排出空間維持部材と前記冷却ブロックとの間に形成された排出空間内に位置するように設置されたことを特徴とする。

上述したような本発明の電球型ＬＥＤ照明器具は、内側の冷却フィンの構造を固定部材の機能を行えるように変更し、冷却フィンがヒートパイプを固定するようにすることにより、熱交換が容易に行われ、かつ、放熱フレームを組立式に構成し、熱交換プレートと熱交換プレートとの間に対流循環通路を形成して熱交換プレート同士の間における対流の循環を可能とすることにより、放熱フレームの内部および外部のエア循環が容易に行われるので、冷却効率を極大化して製品の寿命および信頼性を向上させるなどの効果がある。

従来の電球型ＬＥＤ照明器具の構造を示す斜視図である。従来の電球型ＬＥＤ照明器具の構造を示す断面図である。本発明の技術が適用された電球型ＬＥＤ照明器具の構造を示す斜視図である。本発明の技術が適用された電球型ＬＥＤ照明器具の構造を示す分解斜視図である。本発明の技術が適用された電球型ＬＥＤ照明器具の構造を示す横断面図である。本発明の技術の要旨である放熱フレームの設置構造を示す縦断面図である。本発明の技術の要旨である冷却ブロックの構造を示す斜視図である。本発明の技術の要旨である排出空間維持部材と冷却ブロックの結合構造を示す拡大断面図である。本発明の技術の要旨である放熱フレームの構造を示す斜視図である。本発明の技術の要旨である冷却ブロックと放熱フレームの結合構造を示す拡大断面図である。本発明の技術要旨である連結プレート部材の構造を示す斜視図である。本発明の電球型ＬＥＤ照明器具の冷却過程を示す断面図である。

以下、添付図面に基づいて本発明を詳細に説明する。

図２ａは本発明の技術が適用された電球型ＬＥＤ照明器具の構造を示す斜視図、図２ｂは本発明の技術が適用された電球型ＬＥＤ照明器具の構造を示す分解斜視図、図３は本発明の技術が適用された電球型ＬＥＤ照明器具の構造を示す横断面図である。これらの参照図面によれば、本発明の電球型ＬＥＤ照明器具１は、多数の排出孔１２０を有する本体１１０にソケット用螺旋部１３０が一体に形成された電球ソケット１００と、該電球ソケットの本体１１０に着脱可能に取り付けられるプレート２１０の一面に、結合孔２２０ａを有する間隔維持用スペーサ２２０が一体に備えられた排出空間維持部材２００とを含んでなる。

前記排出空間維持部材２００には、連結孔３１０、一体に形成された多数の放熱フィン３２０、ヒートパイプが挿入される挿入孔３３０、および中央部に形成されたエア排出通孔３４０を有する冷却ブロック３００が連設される。

一方、図３〜図６に示すように、内部熱を放出するために前記排出空間維持部材２００と冷却ブロック３００との間に排出空間Ａが形成されるように、スペーサ２２０によってプレート２１０と冷却ブロック３００とが離隔している。

一方、図７に示すように、放出フレーム４００は、ヒートパイプ５００を固定するために、熱交換プレート４３０に一体に形成された冷却フィン４２０の端部に設けられたクリップ部４１０と、前記冷却フィン４２０が形成された方向の熱交換プレート４３０の端面に形成され、排出空間維持部材２００を貫通したねじと結合するための結合孔４３０ｃと、冷却フィン４２０が形成された方向とは反対方向の熱交換プレート４３０の端部に形成され、カバー部材７００ａが設置される設置凹溝４３０ｂと、前記設置凹溝４３０ｂと前記設置凹溝４３０ｂとの間に形成され、前面方向に第１基板６００ａが着脱可能に設置される凹溝４３０ａとを含んでなり、冷却ブロック３００に連設される。

図８に示すように、前記冷却ブロック３００を形成する冷却フィン３２０の端部の長さが長くなるように段差部３５０を形成し、該段差部３５０の内側に放熱フレーム４００の上部が嵌め込まれて固定される。また、冷却の効率を極大化させるために、前記熱交換プレート４３０と熱交換プレート４３０との間に、内部と外部のエアを循環させる対流循環通路Ｂが形成されている。

前記放熱フレーム４００の下端には連結プレート部材８００が設置されるが、連結プレート部材８００は、図９に示すように、ヒートパイプ５００が挿入される挿入凹溝８１０、中央に形成される結合通孔８２０、放熱フレーム４００の結合孔４３０ｃに連結される連結通孔８３０ａ、およびカバー部材７００ａが取り付けられる取付凹溝８３０ｂを備える本体部８３０と；カバー部材７００ａの弛みを防止する段差部８４０と；を含んでなる。

前記連結プレート部材８００の段差部８４０にはカバー嵌込溝８４０ａがさらに形成される。本発明の電球型ＬＥＤ照明器具は、一端が前記挿入孔３３０に挿入され、他端は挿入凹溝８１０に嵌着され、中間部はクリップ部４１０に挟着され、高温の熱を低温に熱交換させるヒートパイプ５００と、前記放熱フレーム４００の外側に備えられ、ＬＥＤモジュールが設置された第１基板６００ａと、前記連結プレート部材８００の結合通孔８２０と中心が一致する結合通孔を有し、ＬＥＤモジュールが設置された第２基板６００ｂと、前記ＬＥＤモジュールが設置された第１および第２基板６００ａ、６００ｂを保護するカバー部材７００ａ、７００ｂとを含んでなる構造である。

一方、図６に示すように、前記ヒートパイプ５００は、一端が、排出空間維持部材２００と冷却ブロック３００との間に形成されて内部熱を外部へ放出する排出空間Ａ内に位置するように設置することが好ましい。その理由は、外部に位置する低温の空気が排出空間Ａを介してヒートパイプ５００の高温の熱と接触して熱交換をさせて冷却させるためである。

次に、上述したような構造を持つ本発明の作動効果について説明する。図１０に示すように、本発明の電球型ＬＥＤ照明器具１を使用するために、スイッチ（図示せず）を用いて電源を供給すると、第１および第２基板６００ａ、６００ｂに取り付けられたＬＥＤモジュールから光が発散しながら時間の経過に伴って高温の熱が発生する。

前記ＬＥＤモジュールによって発生した高温の熱は、放熱フレーム４００の熱交換プレート４３０に伝達されながら、放熱フレーム４００が多角形、本発明では説明の便宜上、６角柱状に配列されているため、放熱フレーム４００によって囲繞された空間へ伝達される。その結果として、放熱フレーム４００によって形成された内側空間が加熱される。従来では９０℃程度に加熱される。

ところが、本発明では、熱交換プレート４３０に伝達された高温の熱は、一体に形成された冷却フィン４２０に伝達され、この際、冷却フィン４２０に伝達された熱は、さらに冷却フィン４２０の端部に設けられたクリップ部４１０に挿入されたヒートパイプ５００に伝達される。

前記ヒートパイプ５００に伝達された熱は一部であり、一部は放熱フレーム４００、または放熱フレーム４００を構成する冷却フィン４２０および熱交換プレート４３０によって囲繞された空間へ排出される。

前記ヒートパイプ５００に伝達された熱は、ヒートパイプ５００に充填されている熱媒体を加熱して気化させ、気化した熱媒体は、上方へ移動する。上方に移動した熱媒体は、一端が排出空間Ａの内側に位置するようにヒートパイプ５００が設置されており、外部に位置する低温の空気が排出空間Ａを介してヒートパイプ５００の高温の熱と接触して熱交換をさせて前記ヒートパイプ５００を冷却させるためである。

一方、放熱フレーム４００によって囲繞された空間の高温の熱は、上方へ移動して冷却ブロック３００に伝達され、前記冷却ブロック３００で空冷方式にて冷却が行われ、かつ、内部熱を放出するために前記排出空間維持部材２００と冷却ブロック３００との間に形成された排出空間Ａへも排出されて冷却が行われる。

また、内部と外部のエアを循環させるために前記熱交換プレート４３０と前記熱交換プレート４３０との間に形成された対流循環通路Ｂによっても高温の熱が外部へ放出されるため、冷却効果が極大化され、その結果として基板およびＬＥＤモジュールの破損を防止することができる。カバー部材７００ａは、設置凹溝４３０ｂによって側面固定、冷却ブロック３００によって上部固定、カバー嵌込溝８４０ａによって下部固定がそれぞれ行われる。その結果として、カバー部材の脱去を防止するとともに、基板およびＬＥＤモジュールの破損を防止することができる。

前述したように熱交換が行われる本発明の電球型ＬＥＤ照明器具は、放熱フレーム４００の内側の冷却フィン４２０の構造を固定部材の機能を行えるように変更し、冷却フィン４２０がヒートパイプ５００を固定するようにすることにより、熱交換が容易に行われ、かつ、放熱フレーム４００を組立式に構成し、熱交換プレート４３０と熱交換プレート４３０との間に対流循環通路Ｂを形成して熱交換プレート４３０同士の間における対流の循環を可能とすることにより、放熱フレーム４００の内部および外部のエア循環が容易に行われ、放熱フレーム４００によって形成された空間の内部温度が３０〜５０℃となるようにするので、冷却効率を極大化して製品の寿命および信頼性を向上させるなどの効果がある。

１電球型ＬＥＤ照明器具
１００電球ソケット
１１０本体
１２０排出孔
１３０ソケット用螺旋部
２００排出空間維持部材
２１０プレート
２２０スペーサ
２２０ａ結合孔
３００冷却ブロック
３１０連結孔
３２０放熱フィン
３３０挿入孔
３４０エア排出通孔
３５０、８４０段差部
４００放熱フレーム
４１０クリップ部
４２０冷却フィン
４３０熱交換プレート
４３０ａ凹溝
４３０ｂ設置凹溝
４３０ｃ結合孔
６００ａ第１基板
６００ｂ第２基板
８００連結プレート部材
８１０挿入凹溝
８２０結合通孔
８３０本体部
８３０ａ連結通孔
８４０ａカバー嵌込溝
Ａ排出空間
Ｂ対流循環通路

Claims

電球型ＬＥＤ照明器具において、
多数の排出孔を有する本体にソケット用螺旋部が一体に形成された電球ソケットと；
前記電球ソケットの本体に着脱可能に取り付けられるプレートの一面に、結合孔を有する間隔維持用スペーサが一体に備えられた排出空間維持部材と；
前記排出空間維持部材に連結される連結孔と、一体に形成された多数の放出フィンと、挿入孔と、中央部に形成されたエア排出通孔とを備える冷却ブロックと；
ＬＥＤモジュールが設置された第１基板と；
熱交換プレートに一体に形成された冷却フィンの端部に設けられたクリップ部と、前記冷却フィンが形成された方向の前記熱交換プレートの端面に形成され、前記排出空間維持部材を貫通したねじと結合するための結合孔と、前記冷却フィンが形成された方向とは反対方向の前記熱交換プレートの端部に形成され、カバー部材が設置される設置凹溝と、前記設置凹溝と前記設置凹溝との間に形成され、前面方向に第１基板が着脱可能に設置される凹溝とを備える放熱フレームと；
挿入凹溝、中央に形成された結合通孔、前記放熱フレームの結合孔に連結される連結通孔、およびカバー部材が取り付けられる取付凹溝を有する本体部と、前記カバー部材の弛みを防止する段差部とを備える連結プレート部材と；
前記連結プレート部材の結合通孔と中心が一致する結合通孔を有し、ＬＥＤモジュールが設置された第２基板と；
前記ＬＥＤモジュールが設置された前記第１基板および前記第２基板を保護するカバー部材と；
円形を形成するように一定の間隔で離れて設置された前記熱交換プレートと前記熱交換プレートとの間に形成され、内部と外部のエアを循環させる対流循環通路と；を含んでなることを特徴とする、電球型ＬＥＤ照明器具。
前記排出空間維持部材と前記冷却ブロックとの間には、内部熱を放出する排出空間が形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の電球型ＬＥＤ照明器具。
前記連結プレート部材の段差部にはカバー嵌込溝がさらに形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の電球型ＬＥＤ照明器具。
前記冷却ブロックを形成する冷却フィンの端部の長さが長くなるように段差部を形成し、該段差部の内側に前記放熱フレームの上部が嵌め込まれて固定されることを特徴とする、請求項１に記載の電球型ＬＥＤ照明器具。
一端が前記挿入孔に挿入され、他端は前記挿入凹溝に嵌着され、中間部は前記クリップ部に挟着され、高温の熱を低温に熱交換させるヒートパイプをさらに含んでなることを特徴とする、請求項１に記載の電球型ＬＥＤ照明器具。
前記ヒートパイプは、一端が、内部熱を外部へ放出するために前記排出空間維持部材と前記冷却ブロックとの間に形成された排出空間内に位置するように設置されたことを特徴とする、請求項５に記載の電球型ＬＥＤ照明器具。