JP2018106869A

JP2018106869A - 電源一体型高出力光源

Info

Publication number: JP2018106869A
Application number: JP2016250893A
Authority: JP
Inventors: 冬人田中; Fuyuto Tanaka
Original assignee: Wisetech Fuctory Co Ltd
Current assignee: Wisetech Fuctory Co Ltd
Priority date: 2016-12-26
Filing date: 2016-12-26
Publication date: 2018-07-05

Abstract

【課題】従来の高出力光源に用いられてい高圧水銀ランプ等を煩雑且つ高コストの改修工事等を要さずランプの交換のみでＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源に変更することが可能な、駆動回路を一体的に組み込んだＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源ランプを実現し、また、その際に生じる熱的な問題を解決するＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源を実現する。
【解決手段】ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源であって、ＬＥＤ素子を配列した発光部と、ＬＥＤを駆動するための駆動回路部と、発光部と駆動回路部を連結する連結部と、駆動回路に電源を供給するとともに電源一体型高出力光源を保持する口金部を有し、これらは一体的に構成され、駆動回路部はその中心を貫通する筒状部品を備えるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤを光源に用いた電源一体型高出力光源に関するものである。

今般、光源として高効率であり環境負荷の低いＬＥＤは様々な用途に用いられ、その用途の一つとして電源一体型高出力光源が挙げられる。

従前、一般の照明に比べて強力な光束を求められる高出力光源にはハロゲンランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプなどが用いられてきたが、これらはＬＥＤに比べて効率が低いのみならず、水俣条約の施行により２０２０年には全廃しなければならない水銀を用いていることなどからＬＥＤへの代替が求められていた。

しかしながら、従前の高出力光源ランプは外部に安定器を設置し、そこからの配線を口金ソケットに接続して、ランプ本体は口金により電気的に接続されるとともに保持される形態のものが多かった。

ＬＥＤはその駆動のために前記の安定器は不要であるが、直流素子であるＬＥＤを駆動するための電源回路を必要とする。ＬＥＤ素子は基板上に配設されるが、動作中かなりの発熱を伴う。また、ＬＥＤを駆動するための電源回路も大きな発熱を伴う。前記の高圧水銀ランプ等の光源用ランプを代替するため駆動回路をも組み込んだ一体型ＬＥＤ高出力ランプを実現しようとする場合、これらの排熱が課題となっていた。

特開２０１５ー１９５１７０号公報特開２０１３ー２５１２７７号公報特開２０１２ー１９９２５９号公報特開２０１２ー１３４０７２号公報

解決しようとする課題は、従来の高出力光源に用いられていた高圧水銀ランプ等を煩雑且つ高コストの改修工事等を要さずランプの交換のみでＬＥＤを用いた高出力光源に変更することが可能な、駆動回路を一体的に組み込んだＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源ランプを実現し、また、その際に生じる熱的な問題を解決するＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源を実現することである。

本発明は、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源であって、ＬＥＤ素子を配列した発光部と、ＬＥＤを駆動するための駆動回路部と、発光部と駆動回路部を連結する連結部と、駆動回路に電源を供給するとともに電源一体型高出力光源を保持する口金部を有し、これらは一体的に構成され、駆動回路部はその中心を貫通する筒状部品を備えることを特徴とする、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源である。

また本発明は、該駆動回路の回路基板は該筒状部品に熱的に連接して配置されることを特徴とする。

また本発明は、該筒状部品が、口金部に熱伝導性を保持しつつ連接されることを特徴とし、さらに、該駆動回路の回路基板は、熱伝導性の板状部品に熱的に連接され、該板状部品はさらに該筒状部品に熱的に連接して配置されることを特徴とする。また、該筒状部品及び／又は該板状部品は、絶縁性基板或いは絶縁層を有する導電性基板であることを特徴とする。また、該筒状部品及び／又は該板状部品は、高熱伝導性の回路基板が兼ねてなることを特徴とする。また、該筒状部品及び／又は該板状部品は、例えばＦＲ４或いはＣＥＭ３基板であることを特徴とし、或いは、絶縁層を有する金属基板であることを特徴とする。さらに、該筒状部品及び／又は該板状部品は、絶縁層を有するアルミニウム又はアルミニウム合金製基板であることを特徴とする。

また本発明は、該筒状部品が、円柱又は角柱形状であることを特徴とし、さらに、該筒状部品が、円柱、三角柱、四角柱或いは六角柱形状であることを特徴とする。

また本発明は、該ＬＥＤを駆動するための駆動回路が複数の基板に分割して構成され、夫々の回路基板はに熱伝導性を保持しつつ該筒状部品及び／又は該板状部品の表面に連接されることを特徴とする。

また本発明は、該ＬＥＤを駆動するための駆動回路と該筒状部品及び／又は該板状部品の連接が、熱伝導性を保持し、且つ、電気的に絶縁して連接されることを特徴とする。

また本発明は、該ＬＥＤを駆動するための駆動回路と該筒状部品及び／又は該板状部品の連接に高熱伝導・絶縁タイプの接着剤を用いたことを特徴とする。或いは本発明は、該ＬＥＤを駆動するための駆動回路と該筒状部品及び／又は該板状部品の連接に高熱伝導・絶縁タイプの接着シートを用いたことを特徴とする。

また本発明は、該発光部と駆動回路部を連結する連結部が、空気層などの断熱材料を保持し、発光部と駆動回路部を熱的に分割していることを特徴とする。

また本発明は、該発光部と駆動回路部を連結する連結部が、該筒状部品が貫通する空隙部を有し、該筒状部品は該発光部にも熱的に接続され、発光部からの排熱も該筒状部品を介してなされることを特徴とする。また本発明は、該口金部が、標準規格に対応したものであることを特徴とし、さらに本発明は、該口金部が、Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ１４、Ｅ１７、Ｅ２６或いはＥ３９の何れかであることを特徴とする。

また本発明は、口金が口金固定部により固定され光源全体を保持するとともに、電源回路に電源を供給する。ここで、口金固定部は通常のソケットの形状のみならず拡大或いは延在するような形状としてもよく、かかる部分から放熱を促すことにより本発明の放熱構造の効率をさらに向上することを特徴とする。口金部及び／又は口金固定部は熱伝導性の材料で構成されることが好ましい。さらに、口金部及び／又は口金固定部がフィン状の部分を備え、かかる部位からの放熱を促すことはさらに好ましい。

本発明のＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源は、ランプ本体に駆動回路をも一体的に組み込み、また、従前の高出力光源に用いられていた高圧水銀ランプ等の口金と共通の口金を備えることにより、大規模な改修等を行うことなくランプ本体の交換により容易にＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源への交換が可能となるという利点がある。

また本発明のＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源は、ランプ本体内に筒状部品を設け、これの外囲に駆動回路を熱的に連接しつつ設置し、該筒状部品をさらに口金部に熱的に連接したことにより、駆動回路部の排熱を促し、駆動回路及びランプ全体の信頼性を向上せしめ、ランプの寿命を延長するという利点がある。

また本発明のＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源は、該発光部と駆動回路部を連結する連結部が、空気層などの断熱材料を保持し、発光部と駆動回路部を熱的に分割してたことにより、発光部と駆動回路部の熱的干渉を減少せしめ、発光部、駆動回路及びランプ全体の信頼性を向上せしめ、ランプの寿命を延長するという利点がある。

図１は、本発明にかかるＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源の構造の一例を示した概念図である。図２は、本発明にかかるＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源の構造の、板状基板を用いた構成の例を示す図面代用写真である。

本発明は、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源であって、ＬＥＤ素子を配列した発光部と、ＬＥＤを駆動するための駆動回路部と、発光部と駆動回路部を連結する連結部と、駆動回路に電源を供給するとともに電源一体型高出力光源を保持する口金部を有し、これらは一体的に構成され、駆動回路部はその中心を貫通する筒状部品を備え、駆動回路の回路基板は該筒状部品の外周に接して配置されることを特徴とする、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源である。

図１は、本発明にかかるＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源の構造の一例を示した概念図である。

本発明において、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源はＬＥＤ素子を配列した発光部とＬＥＤを駆動するための駆動回路部が一体的に構成されており、従来の高圧水銀ランプ等の灯具を取り外して同じ口金にねじ込み設置することによりＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源への改修が完了する形態であって、非常に低コストで簡便にかかる改修を可能としたものである。ここで、従来の高圧水銀ランプ等がバラストレスタイプである場合は灯具のみの交換で良い。従来の高圧水銀ランプ等が安定器別置タイプの場合は安定器を除去する工事は必要になるが、この場合でも工事は単純且つ容易であり、メリットは大きい。

ここで、ＬＥＤ素子を配列した発光部とＬＥＤを駆動するための駆動回路部はそれぞれ動作時に発熱が大きく、特に一体的にこれらを高圧水銀ランプ等の灯具と同等の体積・形状の筐体に収納しようとすると筐体内の温度が上昇して発光素子及び発光素子基板、或いは駆動回路の過熱による信頼性の低下などの問題を生じる可能性が高かった。

この課題を解決するため、本発明においてはＬＥＤ素子を配列した発光部１と、ＬＥＤを駆動するための駆動回路部２と、発光部と駆動回路部を連結する連結部３と、駆動回路に電源を供給するとともに電源一体型高出力光源を保持する口金部４を有し、これらは一体的に構成され、駆動回路部はその中心を貫通する筒状部品５を備える構成となっている。

かかる構成において、駆動回路で発生する熱は筒状部品５を介して口金部４より外部に排出されるため、駆動回路の温度上昇が抑えられ、部品の過熱がなくなることにより回路の信頼性が向上し、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源自体の信頼性と寿命を向上させることができた。

ここで、本実施例においては該筒状部品が、口金部に熱伝導性を保持しつつ電気的に絶縁されて連接されるようにした。駆動回路の回路基板は、熱伝導性の板状部品に熱的に連接され、該板状部品はさらに該筒状部品に熱的に連接して配置されるようにしてもよい。

筒状部品及び／又は板状部品は、絶縁性基板或いは絶縁層を有する導電性基板が望ましく、さらに、高熱伝導性の回路基板が兼ねてなることもよい。筒状部品及び／又は板状部品としては、例えばＦＲ４或いはＣＥＭ３基板や絶縁層を有する金属基板が好適に用いられる。絶縁層を有する金属基板としては、絶縁層を有するアルミニウム又はアルミニウム合金製基板が挙げられる。なお、本実施例においては筒状部品をアルミニウムで構成した。

筒状部品は、駆動回路基板を熱的に連接しつつ配設し、且つ、中央の空隙部により熱の排出を促すため、円柱又は角柱形状であることが望ましく、円柱、三角柱、四角柱或いは六角柱形状であることがさらに望ましい。本実施例においては筒状部品は四角柱形状とし、その３面に駆動回路基板を熱的に連接しつつ配設した。かかる配置は、例えば三角柱の一面にのみ設置する、四角柱の４面全てに設置するなど、回路基板側の要請に合わせて適宜選択することができる。さらに、板状部品を設け、これを筒状部品に熱的に連接しつつ回路基板の一部或いは全部をこれに熱的に連接して用いることも良い。かかる構成の例を示す図面代用写真を図２に示す。

駆動回路と該筒状部品及び／又は該板状部品の連接は、熱伝導性を保持し、且つ、電気的に絶縁して行われることが望ましく、具体的には高熱伝導・絶縁タイプの接着剤或いは高熱伝導・絶縁タイプの接着シートを用いることが望ましい。本実施例においては駆動回路と該筒状部品の連接にシーマ電子株式会社製の高熱伝導・絶縁タイプの接着剤（製品名ＴＣＡシリーズ）を用いたが、その他の材料を用いても何等問題はない。

ここで、本実施例においては発光部と駆動回路部を連結する連結部が、空気層を保持し、発光部と駆動回路部を熱的に分割するように構成した。かかる構成により、発光部と駆動回路部の熱的干渉を減少せしめ、発光部、駆動回路及びランプ全体の信頼性を向上せしめ、ランプの寿命を延長することができた。

他の実施の例として、発光部と駆動回路部を連結する連結部が、筒状部品が貫通する空隙部を有し、筒状部品は発光部にも熱的に接続され、発光部からの排熱も該筒状部品を介してなされるように構成することも有効である。かかる構成の場合、発光部と駆動回路部の熱的干渉は生じるものの、発光部を含めた発熱源が全て筒状部品に熱的に連接され、これを介して排熱が行われるため、発光部、駆動回路及びランプ全体の信頼性を向上せしめ、ランプの寿命を延長することができた。

本実施例においては、口金はＥ３９規格のものを用いた。なお、口金部が、標準規格に対応したものであることが望ましく、具体的にはＥ１１、Ｅ１２、Ｅ１４、Ｅ１７、Ｅ２６或いはＥ３９の何れかが好適に用いられる。なお、口金はこれらに限定されるものではなく、用途に応じて適宜選択して良い。

かかる口金を用いたことにより、従来のハロゲンランプ等の灯具を取り外して同じ口金にねじ込み設置することによりＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源への改修が完了する形態となり、非常に低コストで簡便にかかる改修を可能とすることができた。

口金４は口金固定部６により固定され光源全体を保持するとともに、電源回路に電源を供給する。ここで、口金固定部は通常のソケットの形状のみならず拡大或いは延在するような形状としてもよく、かかる部分から放熱を促すことにより本発明の放熱構造の効率をさらに向上することができる。

口金部４及び／又は口金固定部６は熱伝導性の材料で構成されることが好ましい。さらに、口金部４及び／又は口金固定部６がフィン状の部分を備え、かかる部位からの放熱を促すことはさらに好ましい。

以上述べてきたように、本発明のＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源は、ランプ本体に駆動回路をも一体的に組み込み、また、従前の電源一体型高出力光源に用いられていたハロゲンランプ等の口金と共通の口金を備えることにより、大規模な改修等を行うことなくランプ本体の交換により容易にＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源への交換が可能となるという利点がある。

また本発明のＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源は、該発光部と駆動回路部を連結する連結部が、空気層を保持し、発光部と駆動回路部を熱的に分割してたことにより、発光部と駆動回路部の熱的干渉を減少せしめ、発光部、駆動回路及びランプ全体の信頼性を向上せしめ、ランプの寿命を延長するという利点があり、産業状の利用可能性は大であると言える。

１ＬＥＤ素子を配列した発光部
２駆動回路部
３発光部と駆動回路部を連結する連結部
４口金部
５筒状部品
６口金固定部
７板状部品

Claims

ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源であって、
ＬＥＤ素子を配列した発光部と、
ＬＥＤを駆動するための駆動回路部と、
発光部と駆動回路部を連結する連結部と、
駆動回路に電源を供給するとともに電源一体型高出力光源を保持する口金部を有し、
これらは一体的に構成され、
駆動回路部はその中心を貫通する筒状部品を備えることを特徴とする、
ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該駆動回路の回路基板は該筒状部品に熱的に連接して配置されることを特徴とする、
請求項１記載のＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該筒状部品は、
口金部に熱伝導性を保持しつつ連接されることを特徴とする、
請求項１又は２記載の、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該駆動回路の回路基板は、熱伝導性の板状部品に熱的に連接され、
該板状部品はさらに該筒状部品に熱的に連接して配置されることを特徴とする、
請求項１又は３記載のＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該筒状部品及び／又は該板状部品は、
絶縁性基板或いは絶縁層を有する導電性基板であることを特徴とする、
請求項１乃至４の何れか一に記載の、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該筒状部品及び／又は該板状部品は、
高熱伝導性の回路基板が兼ねてなることを特徴とする、
請求項５記載の、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該筒状部品及び／又は該板状部品は、
ＦＲ４或いはＣＥＭ３基板であることを特徴とする、
請求項５又は６記載の、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該筒状部品及び／又は該板状部品は、
絶縁層を有する金属基板であることを特徴とする、
請求項５又は６記載の、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該筒状部品及び／又は該板状部品は、
絶縁層を有するアルミニウム又はアルミニウム合金製基板であることを特徴とする、
請求項５又は６記載の、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該筒状部品は、
円柱又は角柱形状であることを特徴とする、
請求項１乃至９の何れか一に記載の、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該筒状部品は、
円柱、三角柱、四角柱或いは六角柱形状であることを特徴とする、
請求項１０記載の、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該ＬＥＤを駆動するための駆動回路は、
複数の基板に分割して構成され、
夫々の回路基板はに熱伝導性を保持しつつ該筒状部品及び／又は該板状部品の表面に連接されることを特徴とする、
請求項１乃至１１の何れか一に記載の、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該ＬＥＤを駆動するための駆動回路と該筒状部品及び／又は該板状部品の連接は、
熱伝導性を保持し、且つ、電気的に絶縁して連接されることを特徴とする、
請求項２乃至１２の何れか一に記載の、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該ＬＥＤを駆動するための駆動回路と該筒状部品及び／又は該板状部品の連接は、
高熱伝導・絶縁タイプの接着剤を用いたことを特徴とする、
請求項１３記載の、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該ＬＥＤを駆動するための駆動回路と該筒状部品及び／又は該板状部品の連接は、
高熱伝導・絶縁タイプの接着シートを用いたことを特徴とする、
請求項１３記載の、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該発光部と駆動回路部を連結する連結部は、
断熱材料を保持し、
発光部と駆動回路部を熱的に分割していることを特徴とする、
請求項１乃至１５の何れか一に記載の、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該断熱材料は、
空気層であることを特徴とする、
請求項１６記載の、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該駆動回路部と口金部を連結する連結部は、
熱的に連接されつつ電気的に絶縁されていることを特徴とする、
請求項１乃至１７の何れか一に記載の、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該発光部と駆動回路部を連結する連結部は、
該筒状部品が貫通する空隙部を有し、
該筒状部品は該発光部にも熱的に接続され、
発光部からの排熱も該筒状部品を介してなされることを特徴とする、
請求項１乃至１８の何れか一に記載の、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該口金部は、
標準規格に対応したものであることを特徴とする、
請求項１乃至１９の何れか一に記載の、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該口金部は、
Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ１４、Ｅ１７、Ｅ２６或いはＥ３９の何れかであることを特徴とする、
請求項２０記載の、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該口金部は、
口金固定部により固定され光源全体を保持するとともに電源回路に電源を供給することを特徴とする、
請求項１乃至２１の何れか一に記載の、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該口金部及び／又は該口金固定部は、
通常のソケットの形状よりも拡大或いは延在するような形状としたことを特徴とする、
請求項２２記載の、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該口金部及び／又は該口金固定部は、
熱伝導性の材料で構成されたことを特徴とする、
請求項２２又は２３記載の、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。
該口金部及び／又は該口金固定部は、
フィン状の部分を備え、かかる部位からの放熱を促す構成としたことを特徴とする、
請求項２２乃至２４の何れか一に記載の、ＬＥＤを用いた電源一体型高出力光源。