JP2016119280A - Luminaire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明装置に関する。特に、LEDを用いた照明装置に関する。 The present invention relates to a lighting device. In particular, it is related with the illuminating device using LED.
近年、省エネルギーの進展に伴い、従来の電球や蛍光灯に比べて、消費電力が小さく、寿命が長く、発光効率の高いLED照明装置が注目されて久しい。現在、かなり速いペースで、LED照明装置が従来の照明と置き換わってきている。LED照明装置は、従来の照明に比べれば、発熱量が小さく高効率ではあるが、それでも照明機器の大型化やハイパワー化によって、放熱が大きな問題となってきている。 In recent years, with the progress of energy saving, LED lighting devices that consume less power, have a longer life, and have higher luminous efficiency than conventional light bulbs and fluorescent lamps have been attracting attention for a long time. Currently, LED lighting devices are replacing traditional lighting at a fairly fast pace. The LED lighting device has a low calorific value and high efficiency as compared with conventional lighting, but heat dissipation is still a big problem due to the increase in size and power of lighting equipment.
図9に、従来のLED照明装置の側面図を示す(特許文献1)。従来のLED照明装置の構造では、LED1で発生した熱は、回路基板7を介して、LED照明装置の金属筐体3に導く。その後、金属筐体3の外側面から遠赤外線4の放射(輻射)によって、その熱を室温雰囲気中へ放熱している。
FIG. 9 shows a side view of a conventional LED lighting device (Patent Document 1). In the structure of the conventional LED lighting device, the heat generated in the
その金属筐体3の材質は、金属、主にはアルミニウムで出来ている場合が多い。更に、一般的にアルミニウムの表面は、酸化処理されて、アルマイトの膜で覆われている。アルマイト膜は、遠赤外線4の放射率が高い材質で、アルマイト膜の表面温度と室温との温度差によって、遠赤外線4を放射(輻射)することが出来る。このことで、熱を放熱している。一方、光が通過する透明な光透過部2は、熱伝導性の低い樹脂であるため、殆ど熱が伝わらず、放熱は行われていない。
The material of the
LED照明装置は、最近、高輝度化されている。それに伴い、発熱量も大きくなってきている。結果、放熱が大きな課題となっている。熱を放熱するには、前述の金属筐体3の表面積を大きくすると効果はある。しかし、LED照明装置の大型化、重量アップ、デザイン性悪化等の弊害が出てしまう。そのため、LED照明装置の効率的な放熱性の向上が大きな課題である。
The LED lighting device has recently been increased in brightness. Along with this, the amount of heat generation is also increasing. As a result, heat dissipation is a major issue. In order to dissipate heat, it is effective to increase the surface area of the
このため、本発明の課題は、金属筐体の大型化や重量アップを避けて、効率よく放熱する照明装置を提供することである。 For this reason, the subject of this invention is providing the illuminating device which avoids the enlargement and weight increase of a metal housing | casing, and thermally radiates efficiently.
上記目的を達成するため、発光素子と、発光素子を覆うプラスチック成形品と、発光素子とプラスチック成形品とに組み合わされる筐体と、を含み、プラスチック成形品は、内部に、金属細線を有する照明装置を用いる。 In order to achieve the above object, a light-emitting element, a plastic molded article covering the light-emitting element, and a housing combined with the light-emitting element and the plastic molded article, the plastic molded article having a thin metal wire inside Use the device.
本発明の照明装置では、光源の熱を、金属細線を通して、透明成形部に導く。透明成形部は、熱放射性の高い無機フィラーを含むため、空気中の雰囲気に遠赤外線として熱放射することが出来る。結果、効率的な放熱が可能となり、光源の熱を減らして、温度上昇を抑制することが可能となる。
また、通常は、放熱に寄与しない透明な成形品部から遠赤外線放射による放熱が出来るため、透明な成形品部以外の筐体部を小さくすることが出来る。結果、照明装置の小型化や軽量化が可能となり、また、優れたデザイン性も持たせることが可能となる。
In the illuminating device of this invention, the heat | fever of a light source is guide | induced to a transparent shaping | molding part through a thin metal wire. Since the transparent molded part contains an inorganic filler with high heat radiation, it can radiate heat into the atmosphere in the air as far infrared rays. As a result, it is possible to efficiently dissipate heat, and it is possible to reduce the heat of the light source and suppress the temperature rise.
Moreover, since heat radiation by far-infrared radiation can be normally performed from a transparent molded part that does not contribute to heat dissipation, the casing part other than the transparent molded part can be made small. As a result, the lighting device can be reduced in size and weight, and excellent design can be provided.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態1)
本発明の実施形態1のLED照明装置の構造の一例を図1に示す。図1は、実施の形態のLED照明装置の斜視図である。金属筐体3とプラスチック成形品6と金属細線5とLED1からなる。金属筐体3は、図9の従来の構造と比べて、表面積が小さくなっている。そのために、この金属筐体3からの放熱は少なくなっている。
(Embodiment 1)
An example of the structure of the LED lighting device of
一方、LED照明装置の光が通過するプラスチック成形品6には、透明性で耐熱性のあるプラスチック(以下、プラスチック成形品6とする)を用いている。さらに、そのプラスチック成形品6の内部には、金属細線5を取り込まれている。インサート成形によって、プラスチック成形品6の内部に、金属細線5を入れ込んでいる。
On the other hand, a transparent and heat-resistant plastic (hereinafter referred to as a plastic molded product 6) is used as the plastic molded
この構造では、LED1の発光に伴い発生した熱は、アルミニウム等の熱伝導の良い金属筐体3全体に熱拡散する。さらに、熱は、金属筐体3から、金属細線5を伝わって、プラスチック成形品6の全体に広がる。更には、プラスチック成形品6は、温度上昇すると共に、熱を遠赤外線4に変換し、空気中に放射し、それによって、LED1の熱は、放熱されて下げることができる。
In this structure, the heat generated along with the light emission of the
つまり、一般的なLED照明装置の図9と比べて、本発明のLED照明装置の図1は、光が透過する部分からの放熱が可能という画期的な構造のLED照明装置である。 That is, compared with FIG. 9 of a general LED lighting device, FIG. 1 of the LED lighting device of the present invention is an LED lighting device having an epoch-making structure capable of radiating heat from a portion through which light is transmitted.
図2に、本発明の実施形態1の図1のプラスチック成形品6の部分拡大図を示す。金属細線5をプラスチック成形品6の内部に、インサート成形して取り込んだ構造している。金属細線5は、限定はされない。しかし、熱伝導性の良い金属、例えば、アルミニウムや銅やSUSで出来ていて、LED1からの熱をプラスチック成形品6の全体に拡散させることが出来る。金属細線5の体積や配置に関しては、別途、以下で説明する。
FIG. 2 shows a partially enlarged view of the plastic molded
<フィラー>
このプラスチック成形品6には、遠赤外線4の放射効率を上げるために、マトリクス樹脂中に、赤外線放射フィラーの粒子を含むことが望ましい。マトリクス樹脂自身も遠赤外線4の放射効率が、0.5〜0.8で、一般の金属の放射率0.05〜0.2より高いものが好ましい。さらに、この樹脂中に更に、放射率の高いフィラーの粒子を混ぜることで、より遠赤外線4の放射率が高くなる。その結果、更に放熱効果が大きくなる。
<Filler>
In order to increase the radiation efficiency of the far-
しかしながら、あまり赤外線放射フィラーの含有比率が高くなると、プラスチック成形品6の透可視光線透過率が、下がってしまう。一般的に、可視光線透過率が、40%より低くなると、光量が少ないために暗く感じる。しかも、本発明のLED照明装置は、プラスチック成形品6の中に、光を遮る金属細線が形成されるために、さらに、光の透過量が少なくなる。そのため、本発明のプラスチック成形品6の可視光線透過率は、40%以上あることが好ましい。
However, when the content ratio of the infrared radiation filler is too high, the visible light transmittance of the plastic molded
また、その視光線透過率40%以上を維持するためには、適正な赤外線放射フィラーの粒子の含有比率は、40重量%までとすることが好ましい(以下の実施例の結果から)。 Moreover, in order to maintain the visible light transmittance of 40% or more, it is preferable that the content ratio of the appropriate infrared radiation filler particles is up to 40% by weight (from the results of the following examples).
赤外線放射フィラーの種類は、エンステタイト、ウレイマイト、ディオブサイド、フォルステライト、ジルコン、コージェライト、ハイドロタルサイト、ステアタイト、ムライト、ペタライト、スポジュメン、ワラストナイト、アノーサイト、アルバイトから選ばれる遠赤外線放射性セラミックのうちの少なくとも一種が望ましい。 Infrared radiation filler is selected from enstetite, uremite, deobside, forsterite, zircon, cordierite, hydrotalcite, steatite, mullite, petalite, spojumen, wollastonite, anorthite, part-time radiation At least one of the ceramics is desirable.
特に、人工鉱物であるコージェライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2 )は、単体の放射率が0.90〜0.97(波長6μm)と大きいため、熱放射性フィラーとして、優れた遠赤外線放射性を発揮する。
In particular, cordierite (2MgO · 2Al 2 O 3 · 5SiO 2 ), which is an artificial mineral, has a large emissivity of 0.90 to 0.97 (
また、外線放射フィラーの粒子のサイズは、特に限定はしないが、光透過率を下げないために、サブミクロンサイズが望ましい。 Further, the size of the particle of the external radiation filler is not particularly limited, but a submicron size is desirable in order not to lower the light transmittance.
また、プラスチック成形品6のマトリックス樹脂は、材質が、ポリエチレン類、ポリプロピレン類、ポリエステル類、ポリブチレンテレフタレート類、ポリカーボネート類、ポリメチルペンテン類、ポリオレフィン類、ポリアリレート類、ポリエーテルケトン類からなる群より選ばれる少なくとも一種の樹脂であることが望ましい。
The matrix resin of the plastic molded
LED1の熱は、透明耐熱のプラスチック成形品6にインサート成形する金属細線5によってプラスチック成形品6まで伝えられる。プラスチック成形品6は、MAX100℃くらいまで発熱するため、長時間高温に晒されても劣化しないプラスチック素材であることが必須となる。
The heat of the
また、耐熱透明性のプラスチック成形品6の材料は、特に限定しないが、適度な内部に遠赤外線放射フィラー微粉末を含み、さらに、金属細線5をインサート成形できることが必要であるため、成形時の加熱溶融時に、適度な流動性が出せる熱可塑性プラスチックが望ましい。
Further, the material of the heat-resistant transparent plastic molded
次に、図3に、本発明のLED照明装置の断面図を示す。耐熱透明性のプラスチック成形品6は、上に凸の曲面形状であり、金属筐体3の幅よりも外に張り出した形状のため、非常に広い面積を有しており、そこから遠赤外線4を放射することで、効率良く放熱することが出来る。
Next, FIG. 3 shows a cross-sectional view of the LED lighting device of the present invention. The heat-resistant and transparent plastic molded
(実施の形態2)
次に、図4に、実施の形態2のLED照明装置の断面図を示す。実施の形態1と異なる点は、LED1の光が通過するプラスチック成形品6の形状が、フラットな面になっている点である。LED1の光が、金属細線5を通って、プラスチック成形品6に伝わり、そこから、遠赤外線4の放射で、放熱されるメカニズムは、実施の形態1と同様である。
(Embodiment 2)
Next, in FIG. 4, sectional drawing of the LED lighting apparatus of
図3の実施の形態1では、光透過部のプラスチック成形品6が、曲面で金属筐体3よりも張り出している形状であったのに比べて、図4では、光透過部のプラスチック成形品6の上面がフラットである。このため、金属細線5とLED1との距離を短くすることができる。そのため発熱部であるLED1から伝わる熱の減衰が小さくできる。結果、LED1の熱を効率よくプラスチック成形品6に導くことができ、放熱効率を高くすることができる。特に、LED1の上面は平面であるのが好ましい。
In
また、図5に、図4の金属筐体3とプラスチック成形品6との間の接続部の拡大図を示す。金属筐体3の熱は、金属筐体3から金属細線5へ伝達される。金属筐体3とプラスチック成形品6との間の接続部の拡大図を示す。金属筐体3とプラスチック成形品6との間の接続部の拡大図を示す。金属筐体3と金属細線5の接続は、熱伝導が減衰しない接続が必要である。たとえば、はんだ接合や金属ロウ付け、嵌め込み等が好ましい。その接続構造を取ることによって、熱が金属細線5を介して、プラスチック成形品6へ広がり、外部に遠赤外線4を介して熱放射していく。
FIG. 5 shows an enlarged view of a connecting portion between the
(実施の形態3)
図6に、プラスチック成形品6の上面図を示す。照明機器として、必要な光は透過する必要がある。そのために、図6に金属細線5は、金属メッシュを使っている。
(Embodiment 3)
FIG. 6 shows a top view of the plastic molded
金属メッシュは、縦糸と横糸が組み合わさっているため、強度があり、かつ、熱伝導も優れている。また、メッシュ構造の金属細線5は、耐熱透明性のプラスチック成形品6の内部に、インサート成形されている。この構造することで、金属部の酸化による劣化を抑えることが出来、また手触りも良くすることが出来る。
Since the metal mesh is a combination of warp and weft, it has strength and excellent heat conduction. The
プラスチック成形品6に金属細線5をインサート成形している。プラスチック成形品6の全体でのメッシュ型の金属細線5の比率は、プラスチック成形品6の全表面の5〜35%以下であることが望ましい。
A
35%よりも大きいと、光の通過部が少なくなり、本来の照明機器としての明るく照らす効果が下がってしまう。 When it is larger than 35%, the light passing portion is reduced, and the effect of brightly illuminating as an original lighting device is lowered.
5%以下になると、熱伝導性が低くなるため、放熱効果が小さくなり、LEDの温度が高くなってしまう。なお、この比率は、金属細線5の配置に無関係である。
If it is 5% or less, the thermal conductivity is lowered, so the heat dissipation effect is reduced, and the LED temperature is increased. This ratio is irrelevant to the arrangement of the
次に、図7,図8に、金属細線5の別の実施の形態を示す。図6に相当する図である。図7は、透明耐熱性のプラスチック成形品6に、金属細線5として、ハンカム(大)構造をインサート成形した物を示す。5角形の開口がある。
Next, another embodiment of the
また、図8は、図7に示したハンカム構造の微細タイプで、ハニカム(小)である。ハニカム構造は、強度が強く、かつ打ち抜き加工で作成することができる。凸凹のないフラットな構造の樹脂成形品を作るのに適している。材質は、SUS等の合金でも良いが、アルミニウムの酸化処理したアルマイトを使うと、遠赤外線放射率が、アルミニウムよりも高いので、熱放射効果を上げることが可能となる(通常のアルミニウム:放射率0.2,アルマイト処理:放射率0.8)。 FIG. 8 is a fine type of the Hancam structure shown in FIG. 7 and is a honeycomb (small). The honeycomb structure has high strength and can be formed by punching. It is suitable for making resin molded products with flat structure without unevenness. The material may be an alloy such as SUS, but if anodized aluminum is used, the far-infrared emissivity is higher than that of aluminum, so that the thermal radiation effect can be increased (normal aluminum: emissivity). 0.2, anodized: emissivity 0.8).
また、プラスチック成形品6の内部に位置するLED1の位置は、ハンカム構造(大)(図7)の場合、金属細線5、特に、細線の交差点の直下に来ると、発光した光の外部への通過が阻害される。このため、LED1を正面から見た場合(平面視)に、ハンカム構造の開口部の開口の下(鉛直下)、特に、開口部の中央部の下付近に位置することが好ましい。LED1の位置は、LED1を正面から見た場合に、金属細線5に重ならず、開口部内部に配置されるが好ましい。図6の開口が四角形状より、図7,8の6角形状の方が好ましい。
Further, in the case of the Hancam structure (large) (FIG. 7), the position of the
これは、細線の配置に関わらず、図6、8でも同様に言える。また、図7、8に示すように、LED1は複数あり、その配置は、円状に並べられる。それぞれのLED1の位置は、それぞれの開口部に対して、同じ位置がよい。光が均等にでる。
This is the same in FIGS. 6 and 8 regardless of the arrangement of the thin lines. Moreover, as shown in FIGS. 7 and 8, there are a plurality of
実施の形態3では、金属部材を通って側面のアルミニウムダイキャスト製の金属筐体3まで伝わってきた熱が、光透過部のプラスチック成形品6の中に、インサート成形された金属細線5を伝わって、プラスチック成形品6の全体に拡散する。
In the third embodiment, the heat transmitted to the
一般的には、光が透過する透明性のプラスチック成形品6は、あまり熱くならないが、本実施の形態は、プラスチック成形品6にも効率よく熱が伝わるために、60℃以上まで温度が上昇する。そしてそこから遠赤外線4を空気中に放射することで、放熱が起こり、それらよりLED1の温度を下げることが出来る。
In general, the transparent plastic molded
<プラスチック成形品6に関しての検討>
次に、本実施の形態に係るプラスチック成形品6について、検討した。実施例を挙げて具体的に説明する。但し、本実施の形態は、下記の実施例に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができるものである。
<Examination on plastic molded
Next, the plastic molded
表1に、実施例および比較例に用いるLED照明装置の構成を示した。 Table 1 shows the configurations of the LED lighting devices used in the examples and comparative examples.
※1:コージェライト2MgO・2Al2O3・5SiO2(丸ス釉薬社製SS100:平均粒径18μm)
※2:フォルステライト2MgO・SiO2丸ス釉薬社製FF200(平均粒径3μm)
※3:ステアタイトMgO・SiO2丸ス釉薬社製SB12S(平均粒径8μm)
※4:金属細線もしくは金属薄膜のハニカムの成形品の表面被覆率
※5:成形品の樹脂部分(フィラー含有)の可視光線の透過率
※6:図5の成形品の上部中央の外側部分の温度
(実施例1)
透明耐熱のプラスチック成形品6の樹脂としては、高分子量ポリプロピレン(耐熱温度140℃)を用いた。そのベース樹脂に熱放射性フィラーとして、コージェライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2)の200nmサイズの粒子を10wt%練り込んだものを用いた。
※ 1: cordierite 2MgO · 2Al 2 O 3 · 5SiO 2 ( Mars glaze manufactured by SS100: average particle size of 18μm)
※ 2: forsterite 2MgO · SiO 2 Mars glaze, Inc. FF200 (average particle diameter of 3μm)
* 3: Steatite MgO / SiO 2 SB12S (average particle size: 8 μm) manufactured by Yakusu glaze
* 4: Surface coverage of the molded article of the metal thin wire or metal thin film * 5: Visible light transmittance of the resin part (filler included) of the molded article * 6: The outer central portion of the upper part of the molded article in FIG. Temperature (Example 1)
High molecular weight polypropylene (heat resistant temperature 140 ° C.) was used as the resin of the transparent heat resistant plastic molded
その樹脂の可視光線透過率は、80%であった。さらに、そのフィラー入りの樹脂に、SUS304ステンレス製の8メッシュ5a(開口率71%、線径1mm)をインサート成形にて、内部に取り込む構造を形成し、成形品を作成した。そのため、透明耐熱プラスチック成形品中の金属メッシュの表面被覆率は、30%であった。この透明耐熱性のプラスチック成形品6を用いて、図4に示す成形品を作成し、LED照明を完成した。
The visible light transmittance of the resin was 80%. Further, a structure in which 8 mesh 5a (opening ratio: 71%, wire diameter: 1 mm) made of SUS304 stainless steel was taken into the inside by insert molding was formed on the resin containing the filler, thereby forming a molded product. Therefore, the surface coverage of the metal mesh in the transparent heat-resistant plastic molded product was 30%. Using this transparent heat-resistant plastic molded
図4の成形品の直径は、800mmで、厚みは3mmであった。LEDは、表面実装タイプの高輝度チップLEDで、7.2Wのものを用い、プリント基板に12個実装した。また、LED照明器具の形状は、図4に示す形状で、アルミダイキャスト製の筐体とした。 The diameter of the molded product in FIG. 4 was 800 mm and the thickness was 3 mm. The LED was a surface-mount type high-brightness chip LED with a 7.2 W LED, and 12 LEDs were mounted on a printed circuit board. Moreover, the shape of the LED lighting fixture was a shape shown in FIG.
(実施例2〜6)
表1に示すベース樹脂の種類、金属形状、フィラーを用いて、実施例1と同様の図4の形態の透明耐熱プラスチック成形品を作成し、実施例1と同様の条件での評価を行った。
(Examples 2 to 6)
A transparent heat-resistant plastic molded article having the form shown in FIG. 4 similar to that in Example 1 was prepared using the base resin type, metal shape, and filler shown in Table 1, and evaluation was performed under the same conditions as in Example 1. .
熱放射フィラーは、実施例1のコージェライトの他、表1に示すように、フォルステライトやステアタイトも用いた。 As the thermal radiation filler, forsterite and steatite were used as shown in Table 1 in addition to the cordierite of Example 1.
ポリカーボネートは、耐熱温度130℃のグレードの物を用いた。また、ポリメチルペンテンは、耐熱温度160℃のグレードの物を用いた。また、ベース樹脂インサート成形する熱伝導用の金属は、メッシュ(図6)、ハニカム(大)(図7)、ハニカム(小)(図8)を用いた。 As the polycarbonate, a grade having a heat resistant temperature of 130 ° C. was used. The polymethylpentene used was a grade having a heat resistant temperature of 160 ° C. As the metal for heat conduction for base resin insert molding, mesh (FIG. 6), honeycomb (large) (FIG. 7), and honeycomb (small) (FIG. 8) were used.
実施例6では、メッシュは、実施例1のものと同じものを用いた。実施例2では、ハニカム(大)を用いた。これは、図7に示すように、厚さ0.3mmの金属箔に六角形のハニカム形状の穴を開けたもので、隣の穴との間隔が2mm、ハニカムの対角の長さは、8mmであった。このハニカム(大)の表面被覆率は、35%であった。 In Example 6, the same mesh as that in Example 1 was used. In Example 2, a honeycomb (large) was used. As shown in FIG. 7, this is a metal foil having a thickness of 0.3 mm, in which hexagonal honeycomb-shaped holes are formed, the distance between adjacent holes is 2 mm, and the diagonal length of the honeycomb is It was 8 mm. The surface coverage of the honeycomb (large) was 35%.
実施例3,4,5および比較例2では、ハニカム(小)を用いた、これは、0.2mm厚みの金属箔で、隣の穴との間隔が0.5mm、ハニカムの対角の長さは、4mmのものであった。このハニカム(小)の表面被覆率は、15%であった。 In Examples 3, 4, 5 and Comparative Example 2, a honeycomb (small) was used. This was a metal foil having a thickness of 0.2 mm, a distance between adjacent holes of 0.5 mm, and the diagonal length of the honeycomb. The thickness was 4 mm. The surface coverage of the honeycomb (small) was 15%.
(比較例1)
ベース樹脂は、実施例1と同じ高分子量ポリプロピレン(耐熱温度140℃)を用いたが、熱伝導させるための金属細線5は無し、また赤外線放射率を上げるための無機フィラーも含有していない。これを用いて、実施例1と同様の形態の透明耐熱のプラスチック成形品6の成形品を作成し、実施例1と同様の条件での評価を行った。
(Comparative Example 1)
The same high molecular weight polypropylene (heat resistant temperature 140 ° C.) as in Example 1 was used as the base resin, but there was no
(比較例2)
比較例のポリ塩化ビニルは、耐熱温度40℃のグレードの物を用いた。また、インサートする金属細線5は、先述のハニカム(小)を用い、熱放射性フィラーとして、コージェライトを含ませた物を用いて、実施例1と同様の形態の透明耐熱のプラスチック成形品6の成形品を作成し、実施例1と同様の条件での評価を行った。
(Comparative Example 2)
As the polyvinyl chloride of the comparative example, a grade having a heat resistant temperature of 40 ° C. was used. The
(評価)
評価は、このLED照明器具を20℃に保った恒温槽にセットし、無風状態で通電して、LEDを発光させる。発光させて1時間後の、熱的に安定した時点でのLED素子温度と、透明耐熱プラスチック成形品の表面温度を測定した。尚、耐熱プラスチック成形品の表面温度は、円形の中央部(図4)の上部中央の温度を測定した。
(Evaluation)
Evaluation sets this LED lighting fixture in the thermostat kept at 20 degreeC, it energizes in a windless state and light-emits LED. The LED element temperature and the surface temperature of the transparent heat-resistant plastic molded product were measured 1 hour after the light emission and when the temperature was stabilized. In addition, the surface temperature of the heat-resistant plastic molded product was measured by measuring the temperature at the upper center of the circular central portion (FIG. 4).
昇温抑制温度(ΔT)について説明する。本実施の形態の放熱構造を施したLED照明機器と、通常構造のLED照明機器(比較例1)にて、それぞれのLEDの温度を測定し、その温度差は、以下の式1とした。
温度差ΔT=〔比較例1のLED温度−他の例のLEDの温度〕・・・(式1)
昇温抑制率は、式2とした。
昇温抑制率(%)=(〔比較例1のLED温度−他の例のLED温度〕/比較例1のLED温度)x100・・・(式2)
とした。昇温抑制率(%)が、0〜3%未満は、×、3〜10%未満は△、11〜20%未満は、○、20%以上は、◎とした。
The temperature rise suppression temperature (ΔT) will be described. The LED lighting device having the heat dissipation structure of the present embodiment and the LED lighting device having the normal structure (Comparative Example 1) were used to measure the temperature of each LED, and the temperature difference was expressed by the following
Temperature difference ΔT = [LED temperature of Comparative Example 1−LED temperature of other examples] (Equation 1)
The temperature rise suppression rate was set to
Temperature rise inhibition rate (%) = ([LED temperature of Comparative Example 1−LED temperature of other examples] / LED temperature of Comparative Example 1) × 100 (Equation 2)
It was. When the temperature rise inhibition rate (%) is 0 to less than 3%, x is less than 3 to 10%, Δ is 11 to less than 20%, and ◯ is 20% or more.
<昇温抑制に関して>
実施例1の結果に示すように、LEDの温度は、122℃となり、放熱効果の小さい比較例1に比べて、18℃の温度上昇抑制効果と、12.8%の昇温抑制率があることが判明した。この温度抑制効果は、温度上昇に伴うLEDの発光効率低下の対抗策として、非常に有効であることが発見された。これは、これまであまり有効的に使われることの無かった光透過部の透明プラスチック成形品から、赤外線を空気中に効率よく放射できた事で、効果的に放熱効果を出しているためと推察される。
<Regarding temperature rise suppression>
As shown in the results of Example 1, the temperature of the LED is 122 ° C., which has a temperature increase suppression effect of 18 ° C. and a temperature increase suppression rate of 12.8% compared to Comparative Example 1 having a small heat dissipation effect. It has been found. It has been discovered that this temperature suppression effect is very effective as a countermeasure against a decrease in light emission efficiency of the LED as the temperature rises. This is presumed to be due to the effective heat radiation effect that infrared rays could be radiated efficiently in the air from the transparent plastic molded part of the light transmitting part that had not been used so effectively until now. Is done.
実施例2の結果から、熱を伝える金属部に、ハニカム(大)の穴の開いた構造では、優れた効果があることが判明した。 From the results of Example 2, it was found that a structure having a hole in the honeycomb (large) in the metal portion that conducts heat has an excellent effect.
実施例3の結果から、ベース樹脂にポリメチルペンテンを用い、熱を伝える金属部に、ハニカム(小)の穴の開いた構造で、フォルステライトの熱放射フィラーの組み合せでも優れた効果があることが判明した。 From the results of Example 3, it was confirmed that polymethylpentene was used as the base resin, and the metal part that conducts heat had a structure with a hole in the honeycomb (small). There was found.
同様に、実施例4〜6の組み合わせでも、優れた温度上昇抑制効果があることが判明した。 Similarly, it was found that the combination of Examples 4 to 6 also has an excellent temperature rise suppressing effect.
比較例1は、LED1の温度が最も高く、プラスチック成形品6からの放熱効果が小さいことが分かる。また、比較例2では、LED1点灯後、18時間で、プラスチック成形品6が褐色に着色し、一部に穴が開いていた。更には、熱放射が少ないためと推察されるが、LED1の温度の低下が小さかった。
In Comparative Example 1, it can be seen that the temperature of the
<金属細線>
金属細線5のハニカムの成形品の表面被覆率は、メッシュ(図6)を使うと30%、ハニカム(大、図7)が35%、ハニカム(小、図8)が15%であった。LED1の熱は、この金属細線5を通って、成形品全体に拡散するため、金属細線5の成形品表面の被覆率は、放熱の面で非常に重要な因子である。この被覆率が高いものほど、熱が成形品全体によく伝わるため、成形品の表面温度が高くなる傾向がある。実施例2では、表面被覆率が35%で、ハニカム(大)であり、成形品の表面温度は、最も高い81℃になっている。成形品の表面温度を高くするためには、この被覆率を上げることが有効であるが、高過ぎると、成形品を通過するLEDの光が少なくなるため、最適な被覆率としては、実施例1〜5の15〜35%が適している(表1)。
<Metallic thin wire>
When the mesh (FIG. 6) was used, the surface coverage of the honeycomb formed article of the
<フィラー>
次に、LED1の温度上昇を抑制するためには、LED1の熱をプラスチック成形品6の全体に広げて、そこから遠赤外線4として空気中に放射されることが必要である。そのためには、熱を遠赤外線4に変換する放射率εが重要となる。その遠赤外線4への変換効率アップのために、プラスチック成形品6の中に、遠赤外線4の放射率εの高いフィラーを含ませることが有効である。
<Filler>
Next, in order to suppress the temperature rise of the
実施例1では、放射率の高いコージェライトの微粒子を樹脂中に10%練り込むことで、遠赤外線放射率εが、0.80を達成した。逆に、実施例3では、フィラーを混ぜていないために、樹脂単体の放射率で、0.65であった。つまり、放射率εは、混ぜ込んでいる遠赤外線放射フィラーの量に大きく依存していることが分かる。 In Example 1, the far-infrared emissivity ε was 0.80 by kneading 10% of cordierite fine particles having a high emissivity into the resin. On the contrary, in Example 3, since the filler was not mixed, the emissivity of the resin alone was 0.65. That is, it can be seen that the emissivity ε greatly depends on the amount of far-infrared radiation filler mixed therein.
しかしながら、フィラー比率を上げていくと、樹脂成形品の光透過率が低くなってくる。LED照明としての光透過率は、重要な項目であり、照明機器としては、可視光透過率が、40%以上あることが望ましい。 However, as the filler ratio is increased, the light transmittance of the resin molded product becomes lower. The light transmittance as LED illumination is an important item, and it is desirable that the visible light transmittance is 40% or more as a lighting device.
その透過率40%以上を維持するためには、練り込むフィラー比率は、40重量%(実施例5)までであることが好ましい。また、遠赤外線放射率εは、0.5より大きいことが、好ましい。 In order to maintain the transmittance of 40% or more, the filler ratio to be kneaded is preferably up to 40% by weight (Example 5). Further, the far infrared emissivity ε is preferably larger than 0.5.
遠赤外線放射率εは、0.5以下であると、よりフィラー濃度を上げる必要があるが、上記透過率の問題から、その量は制限される。少なくとも、遠赤外線放射率εを、0.5より大きくする必要がある。 When the far-infrared emissivity ε is 0.5 or less, it is necessary to increase the filler concentration. However, the amount is limited due to the above-described transmittance problem. At least, the far-infrared emissivity ε needs to be larger than 0.5.
<樹脂>
次に、プラスチックの素材の点では、LEDが発光する場合、140℃近くまで発熱するため、比較例2に示すように、ポリ塩化ビニルなどの耐熱性の低いプラスチックを使うと、LED発光時の熱で酸化劣化してきて変色し、可視光透過率が落ちてくることが判明した。そのため、プラスチック樹脂の耐熱性は、少なくとも80℃以上、望ましくは、100℃以上あることが必要である。
<Resin>
Next, in terms of plastic materials, when an LED emits light, it generates heat up to about 140 ° C. Therefore, as shown in Comparative Example 2, when using a plastic having low heat resistance such as polyvinyl chloride, the LED emits light. It has been found that the visible light transmittance is lowered due to oxidative degradation due to heat and discoloration. Therefore, the heat resistance of the plastic resin needs to be at least 80 ° C. or higher, desirably 100 ° C. or higher.
<効果>
LED1の温度は、通常の点灯では、比較例1に示すように、140℃であるが、本実施の形態の構造を取ることができる。実施例1の構造では、18℃の温度低下をさせることが出来る。このLED温度の低下(ΔT)は、成形品表面温度が高く、かつ、遠赤外線放射εの高いものほど、大きくなることが判明した。実施例2のように、成形品表面被覆率が高く、かつ、遠赤外線放射率εの高いものは、LED温度の低下は、33℃で、リファレンスの比較例1に比べた昇温抑制率は、23.6%で、非常に高い値をしめすことが判明した。
<Effect>
In normal lighting, the temperature of the
本実施の形態では、LED1からの熱を透明のプラスチック成形品6の内部に形成された金属細線5によって、熱伝導させてプラスチック成形品6の温度を上げる。更には、そのプラスチック成形品6内に遠赤外線放射率の高いフィラーを混ぜ込むことで、効率良く遠赤外線を空気中に熱放射して、LED1の温度上昇を抑制することが出来ることが判明した。このLED照明の構造を形成することで、LED1のエネルギーを効率的に低減し、温度上昇を抑制することが出来て、LED照明機器の小型化、軽量化に貢献することができる。
In the present embodiment, heat from the
(なお書き)
上記は、LED光源を用いた照明装置に関して述べたが、LED光源以外の光源を有する照明装置でも同様に利用できる。実施の形態は組み合わせることができる。
(Note)
Although the above was described regarding the illuminating device using the LED light source, the illuminating device having a light source other than the LED light source can be used similarly. Embodiments can be combined.
LED照明機器として、広く、利用できる。家庭用の照明用、自動車の照明用、建物の照明用など広く照明機器に利用できる。LEDに限らず、蛍光灯など他の発熱光源の場合も同様に利用できる。 It can be widely used as an LED lighting device. It can be widely used in lighting equipment such as home lighting, automobile lighting, and building lighting. Not only LEDs but also other heat generating light sources such as fluorescent lamps can be used similarly.
1 LED
2 光透過部
3 金属筐体
4 遠赤外線
5 金属細線
6 プラスチック成形品
7 回路基板
1 LED
2
Claims (8)
前記発光素子を覆うプラスチック成形品と、
前記発光素子と前記プラスチック成形品とに組み合わされる筐体と、を含み
前記プラスチック成形品は、内部に、金属細線を有する照明装置。 A light emitting element;
A plastic molded article covering the light emitting element;
A lighting device including a housing combined with the light emitting element and the plastic molded product, wherein the plastic molded product has a metal thin wire inside.
前記赤外線放射フィラーの濃度は、前記プラスチック成形品の40重量%以下である請求項1に記載の照明装置。 The plastic molded article includes matrix resin and infrared radiation filler particles,
The lighting device according to claim 1, wherein a concentration of the infrared radiation filler is 40% by weight or less of the plastic molded product.
The lighting device according to claim 1, wherein the light emitting element is an LED.
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- 2014-12-24 JP JP2014259875A patent/JP2016119280A/en active Pending
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