JP2019140127A

JP2019140127A - Ｌｅｄ投光器

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Publication number: JP2019140127A
Application number: JP2019101597A
Authority: JP
Inventors: 惠宣庄司; Yoshinobu Shoji
Original assignee: Granz Tech Co Ltd; Granz Technology Co Ltd; KCS KK
Current assignee: Granz Tech Co Ltd; Granz Technology Co Ltd; KCS KK
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2019-08-22

Abstract

【課題】複雑な構成の放熱構造や強制冷却手段を用いることなく、比較的簡単な構造で、かつ組立作業も容易な軽量のＬＥＤ投光器を提供する。【解決手段】金属材料の押出し成形で縦長に形成されて横方向断面がコ字状の凹溝１Ｅの開口を一側面に有する本体１の該凹溝１Ｅを形成する内底壁１Ｆの中央部に取り付けられた１又は複数個のＬＥＤユニット６を有する。本体１は凹溝１Ｅの内底壁１Ｆの背面側に押出し成形で形成されて当該押出し方向と平行で上下端が解放した１又は複数の通気孔２を有する。ＬＥＤユニット６が取り付けられた内底壁１Ｆと通気孔２との間に熱容量の大なる領域１Ｄを設ける。本体１は、通気孔２の縦方向が上下方向となる設置姿勢でＬＥＤユニット６を点灯することで、ＬＥＤユニット６から伝導される熱を該通気孔２の中を上昇する気流に移転して脱熱する煙突効果を持たせる。【選択図】図１

Description

本発明は、発光手段として多数のＬＥＤチップを基板上に直接実装してなる大光量の投光器に係り、特にＬＥＤの点灯駆動に伴う熱を効率よく放熱する構造を備えたＬＥＤ投光器に関する。

高輝度（高光度）で低消費電力という特性から、発光デバイスにＬＥＤ素子（発光ダイオード、以下単にＬＥＤとも称する）を用いた様々な照明器具が製品化されている。ＬＥＤを用いた照明器具は、１又は複数のＬＥＤを実装容器（灯器）に設置して構成した屋内照明用の比較的低光度の照明器具から、工事現場での夜間照明、公共施設や競技場などの照明に用いる大型投光器に至るまで、多様な照明光量、器具形状、サイズのものが実用化され、あるいはされようとしている。

屋内照明器具に比べて大光量が要求されるＬＥＤ投光器は、軽量で可搬型の比較的小型化されたものだけでなく、それ自体が低コストで、設置工事も容易な屋外競技場などに臨時に、あるいは固定的に設置する屋外投光器の実現が要望されている。このような投光装置に用いるＬＥＤ投光器は、屋内等で使用されるＬＥＤ照明器具に比べ、一つのＬＥＤ投光器に搭載されるＬＥＤ素子の数が多くなる。そして、このような投光器の複数を並設する場合には、その発熱を効果的に放散する機構を設ける必要がある。

ＬＥＤ実装基板に放熱フィンなどのヒートシンクを備えたものもあるが、これだけでは十分な放熱効果を得ることは困難である。強制冷却ファンや液体循環冷却構造を設けることも考えられるが、そのための製造コストの増加は普及の妨げとなる。また、電源回路を背負わせた場合には、それからの発熱も処理しなければならない。

このようなＬＥＤ投光器における上記したＬＥＤと電源回路の発熱の処理（放熱）構造、ＬＥＤモジュールに関する従来技術を開示したものとしては、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６などを挙げることができる。

特許文献１に開示のＬＥＤ照明装置は、背面に放熱フィンを形成したアルミニウム金属で形成した器具本体の表面に複数のＬＥＤ素子を搭載したＬＥＤユニットを取り付け、前記放熱フィンの上に電源装置を固定することで器具本体と電源装置を熱的に分離し、ＬＥＤユニットの熱を電源装置の熱に阻害されずに放熱する構成を開示する。

また、特許文献２では、アルミニウム部材で成形した略方形体状の冷却装置を用い、その下面にＬＥＤを搭載した実装基板を設置している。冷却装置には、その側面から上面に通じる通気路が設けてあり、ＬＥＤの点灯に伴って発生する熱で通気路内の空気が暖められ、上昇気流となって上面の開口から流出する。この空気流で側面の開口から周囲の冷気が開口に流入し、同様にして上昇気流となり、これが連続することでＬＥＤの点灯に伴って発生する熱を放熱するように構成している。

特許文献３に開示された照明装置は、ＬＥＤを搭載した器具本体の背面に放熱部材を設け、放熱部材に冷却ファンと気流を取り付けることで、冷却ファンによるＬＥＤの放熱効果を向上させる構造を開示する。

特に光量が大きいＬＥＤ投光器として、例えば特許文献４に記載された集魚灯がある。この集魚灯では、多数のＬＥＤを実装した絶縁基板（平板）とヒートシンク（フィン）の間に厚手の銅箔を貼り合わせてＬＥＤが発生する熱を効率よくフィンに伝達し、放散させるようにしている。

特許文献５は、多数のＬＥＤを実装した基板の背面に赤外線放出特性を有する粉末を混合した作動流体（メチルアルコールなど）を循環させるヒートパイプを取り付けてＬＥＤを強制冷却するようにした大光量の照明器具を開示する。なお、特許文献６には、回路基板上に複数のＬＥＤダイをベアチップ実装した小型・大光量のＬＥＤモジュールが開示されている。

特開２００８−９８０２０号公報特開２０１２−５４０９４号公報特開２０１２−２２６９５９号公報特開２００８−８６２３０号公報特開２０１３−５４６１３５号公報特開２０１４−７８６８７号公報

特許文献１、或いは特許文献２に示された放熱手段であるフィンは、外気との接触による熱伝導で放熱するものであるため、これのみではＬＥＤの発熱を放熱する能力に限界がある。また、ＬＥＤから吸熱して外部に熱を放散するフィンの熱容量と表面積を大きくすることで冷却効果を上げることができる。しかし、フィンを形成するアルミニウムなどの金属の容積が大きくなって投光器全体の重量が過大なものとなる。そのため、例えば競技場当業者の照明装置に用いる大規模投光器として設置する場合には、設置架台の強靭化を必要とし、その設置作業も困難となる。さらに、材料コストが高く、取り付け作業のコストの低減にも限界がある。

また、特許文献３に開示されたような冷却ファンを用いた強制空冷構造は、それ自体の電力消費も大きく、全体構成の部品点数もかなり多くなる。そのため、照明器具自体のコスト低減、投光装置として組み立てるための設置コストの低減は困難である。なお、特許文献４に記載された集魚灯は、海上で使用するものであるため、海風のみでも十分な冷却がなされる。

特許文献５に開示されたヒートパイプを用いた強制冷却方式は、複雑な構造とならざるを得ず、灯光器の製造コスト、運用コストともに高くなってしまう。

上記したように、従来のＬＥＤ照明器具の放熱構造を大型（大光量）の投光器にそのまま適用することは、器具の製造コスト、完成した投光器の設置に要する付帯的なコストを考慮すると、現実的でない。本発明の目的は、重量のある材料や複雑な構成の放熱構造を用いることなく、また強制冷却手段を用いることなく、比較的簡単な構造で、かつ組立作業も容易な軽量のＬＥＤ投光器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係るＬＥＤ投光器は、以下に記述する構成とした。なお、ここでは、本発明の構成を理解し易くするために、実施例の図面における参照符合を付記して記述する。しかし、本発明は符号を付した構成要件を備えたものに限定されるものではない。

（１）本発明に係るＬＥＤ投光器は、金属材料の押出し成形で縦長に形成されて横方向断面がコ字状の凹溝１Ｅの開口を一側面に有する本体１と、前記本体１の前記凹溝１Ｅを形成する内底壁１Ｆの前記横断面で視た中央部に取り付けられた１又は複数個のＬＥＤユニット６と、前記本体１の前記凹溝１Ｅの開口が位置する前記一側面を除く他の側面の一部に取り付けられた電源ユニット４と、前記凹溝１Ｅの前記開口に取り付けて前記ＬＥＤユニット６の前方を覆う透明板５と、前記本体１の前記凹溝１Ｅの前記縦方向上下端を閉塞し、前記透明板５と共に前記ＬＥＤユニット６を環境から隔離する上蓋１Ｂ及び下蓋１Ｃとを有し、
前記本体１は前記凹溝１Ｅの前記内底壁１Ｆの背面側に前記押出し成形で形成されて当該押出し方向と平行で上下端が解放した１又は複数の通気孔２を有し、
前記ＬＥＤユニット６が取り付けられた前記内底壁１Ｆと前記通気孔２との間に熱容量の大なる領域１Ｄを設けてなり、
前記本体１は、前記通気孔２の前記縦方向が上下方向となる設置姿勢で前記ＬＥＤユニット６を点灯することで、前記ＬＥＤユニット６から伝導される熱を該通気孔２の中を上昇する気流に移転して脱熱する煙突効果を持たせる構成とした。

（２）前記（１）における前記通気孔２は前記本体１の前記内底壁１Ｆの前記横断面で視た中央部と、該中央部の両側とに設けられ、前記凹溝１Ｅの前記内底壁１Ｆの背面側と前記中央部に設けられた通気孔２Ａとの間に前記熱容量の大なる領域１Ｄを位置させた。

（３）前記（２）における前記中央部の通気孔２Ａの開口面積を前記中央部の両側に設けられた通気孔２Ｂの開口面積と異ならせた。

（４）前記（３）における前記中央部の通気孔２Ａの開口面積を前記中央部の両側に設けられた通気孔２Ｂの開口面積よりも小さくした。

（５）前記（３）における前記中央部の通気孔２Ａの開口面積を前記中央部の両側に設けられた通気孔２Ｂの開口面積よりも大きくした。

（６）前記（２）における前記中央部の通気孔２Ａの開口面積と前記中央部の両側に設けられた通気孔２Ｂの各開口面積を同等とした。

（７）前記（１）における前記通気孔２は前記本体１の前記内底壁１Ｆの前記横断面で視た中央部に関して前記横方向に対称な位置に設けた。

（８）前記（１）における前記通気孔２の内部に、当該通気孔２の中を上昇する気流に偏流を与える偏流手段７を具備させた。

（９）前記（１）における前記本体１の前記他の側面に前記押出し方向と平行な多数の放熱フィン１Ａを具備した。

（１０）前記（１）における前記通気孔２の前記横断面の形状を、円形、楕円形、多角形、又は不定形の何れか、あるいはこれらの組み合わせとした。

（１１）前記（１）における前記ＬＥＤユニット６は、多数ＬＥＤチップを共通の円形基板６Ｂ上に直接実装してチップ・オン・ボード方式のＬＥＤモジュールとした発光部６Ａと、前記円形基板６Ｂの外周に小径部を固定し、前記透明板５に大径部を対峙させた漏斗形状の反射器６Ｃと、前記円形基板６Ｂを前記本体１の前記凹溝１Ｅを形成する内底壁１Ｆに装架固定するための絶縁ベース６Ｅとで構成した。

（１２）前記（１）における前記ＬＥＤユニット６を複数個取り付けてＬＥＤ投光器とした場合に、該複数個のＬＥＤユニットの何れか（１又は全数以下の２以上）の色温度を他のＬＥＤユニットのそれと異ならせた。

なお、本発明は上記の構成例に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく種々の変形が可能であることは言うまでもない。

上記したように、本発明に係るＬＥＤ投光器を、その本体１の縦方向が地面に対して上下方向となるよう直立、あるいは若干斜めにした状態で照明すべき領域（作業区域、競技フィールド等）に設置する。電源ユニット４に収容された駆動回路をオンとしてＬＥＤユニット６に給電する。ＬＥＤユニット６はこの給電により発光し、照明すべき領域を明るく照射する。

ＬＥＤは、１００〜２００ｌｍ／Ｗ発光効率も可能と言われ、供給電力に対する発光効率が他の光源に比べて良好であるといっても、供給した電力のある程度は熱となって消費される。すなわち、ＬＥＤの発光に伴い、その発光に寄与しない電力の大部分は輻射熱となって空気中に放散し、あるいは熱伝導で本体１に伝達される。本体１に伝達された熱は該本体１の温度を上昇させる。本体１は熱容量が大きい金属（本発明の実施例ではアルミニウム）の塊から押し出し成形したものであり、それ自体の昇温速度は速く、蓄熱バッファとして機能する。

上記の構成としたことで、本体１に伝達された熱を当該本体１に設けた通気孔２の内部にある空気を昇温する。昇温した空気は密度が低下して浮力が発生し、通気孔２を上昇して上端から排出される。これに伴い、下端から温度の低い空気が流入する、所謂、煙突効果が生じて連続した空気流が通気孔２を上昇し、排出される。この空気流の通過でＬＥＤユニット６から伝達された熱が空気中に拡散され、ＬＥＤが過熱して発光能の低下や、破壊が阻止される。

なお、本体１の側壁に取り付けた電源ユニット４に収納された電源回路の発熱も、電源ユニット４から取り付けボルトを通した伝導で本体１に伝達されて通気孔２を通過する空気流で放熱される。

前記通気孔２を、前記本体６の前記内底壁１Ｆの前記横断面で視た中央部と、該中央部の両側とに設けた場合は、前記凹溝１Ｅの前記内底壁１Ｆの背面側と前記中央部に設けられた通気孔２Ａとの間に前記熱容量の大なる領域１Ｄを位置させる。すなわち、前記中央部に設けられた通気孔２Ａを前記凹溝１Ｅの前記内底壁１Ｆの背面側から遠ざけて設けることで、前記ＬＥＤユニット６の熱が集中する前記本体１の直背面部分の熱容量が大きくなり、本体１の過熱を回避することができる。

前記本体に設ける複数の通気孔２の大きさ（断面積）と断面形状、配置は、前記ＬＥＤユニット６の取り付け個数やＬＥＤ実装基板の熱分布、当該ＬＥＤユニット６と前記凹溝１Ｅとの伝熱パターン等を考慮して設定する。

煙突効果を助長するために、前記通気孔２の内部に、当該通気孔２の中を上昇する気流に偏流を与える偏流手段７として、通気孔２の中に固定したファン状部材や自由に回転するファン状部材、通気孔２の縦軸方向に対して角度をもつ板片、などを通気孔２の下端、あるいは中途位置に後付けするのが望ましい。この偏流手段７が通気孔２を上昇する空気流を旋回させ、あるいは乱流を起すことで、通気孔２の内壁と空気流の接触量を大きくし、本体１からの脱熱効果を向上させる。発熱量が少ない投光器では、偏流手段は必ずしも設ける必要はない。

偏流手段７は別部品として用意しておき、本体１の成形後に通気孔２に組み入れるようにする。固定には、通気孔２の内壁に溝を形成しておいて、偏流手段の一部を打ち込んで嵌入固定するようにしてよい。できるだけ、ネジなどの固定手段を必要としないことがコストの面から肝要である。

また、前記本体１の前記他の側面に前記押出し方向と平行な多数の放熱フィン１Ａを設けることで、自然空冷効果を発揮させ、前記通気孔２の煙突効果による冷却を補助して、全体として効率のよい自然冷却を実現できる。電源ユニット４の外面にも同様の放熱フィンを設けるのが望ましい。

前記（１）における前記ＬＥＤユニット６としては、多数のＬＥＤチップを共通の円形基板６Ｂ上に直接実装してチップ・オン・ボード方式のＬＥＤモジュールとした発光部６Ａと、前記円形基板６Ｂの外周に小径部を固定し、前記透明板５に大径部を対峙させた漏斗形状の反射器６Ｃと、前記円形基板６Ｂを前記本体１の前記凹溝１Ｅを形成する内底壁１Ｆに装架固定するための絶縁ベース６Ｅとで構成したことで、照射エリアに均一な投光パターンを形成することができる。前記円形基板６Ｂと絶縁ベース６Ｅには熱抵抗が小さい材料（セラッミックスなど）を用いることで、ＬＥＤの発熱を速やかに本体１に伝導させ、発熱によるＬＥＤの劣化や損傷を回避でききるようにする。

また、前記ＬＥＤユニット６を複数個取り付けてＬＥＤ投光器とした場合に、該複数個のＬＥＤユニットの何れかの色温度、スペクトル分布を他のＬＥＤユニットのそれと異ならせ、あるいは発色が異なるＬＥＤの実装比率を調整することで、所望の演色性を得ることができる。色温度の制御は発色の異なるＬＥＤ、蛍光体やフィルターの使用、駆動回路による電圧・電流の制御で行うことができる。

上記の構成のように、放熱構造の主体である本体１をアルミニウムなどの軽量金属の押し出し成形で形成するため、板材の組立て方式に比較して組み立て作業が簡単であり、製造コストを低減することができる。また、本体１が金属のバルク材としたことで、熱容量が大きく大光量でも強制空冷構造を必要としないため、電力はＬＥＤの点灯駆動にのみ消費されることになる。また、これにより、メンテナンスの手間も僅少となり、全体として省エネルギーのＬＥＤ投光器を提供できる。

本発明に係るＬＥＤ投光器の実施例１を説明する（ａ）上面図、（ｂ）正面図である。本発明に係るＬＥＤ投光器の実施例１を説明する（ａ）右側面図、（ｂ）底面図である。本発明に係るＬＥＤ投工器の実施例１の内部構造を説明する図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。本発明に係るＬＥＤ投光器の実施例２の説明図で、（ａ）は図３と同様の断面図、（ｂ）乃至（ｅ）は偏流手段の様々な構成例を説明するための通気孔をその下端又は上端から覗いた平面図である。本発明に係るＬＥＤ投光器の実施例３を説明する図１（ｂ）のＢ−Ｂ線に相当する切断線に沿った断面図である。本発明に係るＬＥＤ投光器の実施例４を説明する図１（ｂ）のＢ−Ｂ線に相当する切断線に沿った断面図である。本発明に係るＬＥＤ投光器の実施例５を説明する図１（ｂ）のＢ−Ｂ線に相当する切断線に沿った断面図である。本発明に係るＬＥＤ投光器の実施例６を説明する図１（ｂ）のＢ−Ｂ線に相当する切断線に沿った断面図である。本発明に係るＬＥＤ投光器をより具体的な商品とした一例を実施例７として説明する斜視図である。本発明に係るＬＥＤ投光器をより具体的な商品とした他の例を実施例８説明する（ａ）正面図、（ｂ）右側面図である。本発明に係るＬＥＤ投光器を用いた投光設備の具体的な一設置例を説明する正面図である。本発明に係るＬＥＤ投光器を用いた投光設備の具体的な他の設置例を説明する正面図である。

以下、本発明を実施するための形態を、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係るＬＥＤ投光器の実施例１を説明する（ａ）上面図、（ｂ）正面図である。また、図２は、図１に示したＬＥＤ投光器の実施例１を説明する（ａ）右側面図、（ｂ）底面図である。図３は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１、図２および図３に示したように、本発明の実施例１に係るＬＥＤ投光器は、金属材料としてアルミニウムのバルク材を押出し成形して縦長に形成し、押し出し成形の押し出し方向（縦方向）と直交する横方向の断面がコ字状の凹溝１Ｅの開口を一側面に有する本体１を作製する。本実施例では、上記のように成形した本体１の凹溝１Ｅを形成する内底壁１Ｆの横方向断面で視た中央部に２個のＬＥＤユニット６を縦方向に取り付けている。

本体１の凹溝１Ｅの開口が位置する前記一側面を除く他の側面の一部（本実施例では背面）には電源ユニット４が取り付けられている。電源ユニット４の取り付け位置は、投光器の取り扱い勝手を阻害せず、かつその機能に悪影響を及ぼさない部分であれば、特に限定する必要はない。また、本体１には、前記凹溝１Ｅの開口に取り付けてＬＥＤユニット６の前方を覆う透明板５と、本体１の凹溝１Ｅの縦方向上下端を閉塞し、透明板５と共にＬＥＤユニット６を外部雰囲気から隔離する上蓋１Ｂ及び下蓋１Ｃとを有する。

本実施例では、ＬＥＤユニット６の前方を覆う透明板５として強化ガラスを用いているが、強化ガラスと同等の特性を有する硬質樹脂板を用いることが可能である。また、上蓋１Ｂ及び下蓋１Ｃは、本体１と同じアルミニウム材の板を用いている。透明板５の両側縁は凹溝１Ｅに設けられた臍穴にゴムブッシュ５Ａを介して両側縁を嵌入し、上下の縁を上蓋１Ｂ及び下蓋１Ｃ有する同様の臍穴に同様のゴムブッシュ５Ａを介して嵌入し、凹溝１Ｅの内部を防水、防塵構造としている。

本体１は凹溝１Ｅの内底壁１Ｆの背面側に押出し成形で形成されて当該押出し成形方向と平行で上下端が解放した１又は複数の通気孔２を有する。図３は図１（ｂ）の縦方向中心線に沿った断面なので、図１（ａ）に示した通気孔２Ａのみが断面で示されている。ＬＥＤユニット６が取り付けられる内底壁１Ｆと通気孔２との間には熱容量の大なる領域１Ｄを設けてある。アルミニウム材のバルクを押出し成形で形成した本体１は、それ自体で熱容量は大きく、ＬＥＤユニット６からの伝熱を通気孔２の中を通過する気流で放熱する過程における熱バッファとして受け入れるのに十分な容積を有する。

この熱バッファ効果をより効果的に実現するため、ＬＥＤユニット６が取り付けられる内底壁１Ｆの直背面と通気孔２との間にアルミニウム材の容量の大きいバルクを確保することで上記の熱容量の大なる領域１Ｄを形成する。ＬＥＤユニット６の発光部６Ａから発生した熱は、基板６Ｂと絶縁ベース６Ｅを通して本体１に伝達される。伝達された熱は、先ず熱容量の大きい領域１Ｄに入り込み、本体１の全体に拡散する。熱容量の大きい領域１Ｄには多くの熱が保持される。このように、熱容量の大なる領域１ＤにＬＥＤユニット６からの熱を移動させて本体１の急激な温度上昇を抑制し、かつ本体１の全体にも熱を伝導させ、通気孔２を通過する空気流でこの熱を脱熱して空中に放散する。

本体１を通気孔２の縦方向（押出し成形方向）が地面に対して上下方向となる姿勢で設置する。この状態で前記ＬＥＤユニット６に給電して点灯する。この点灯によって前記本体１にＬＥＤユニット６をから伝導される熱は、通気孔２の中を上昇する気流８により脱熱され、気流８が上端の開口から排気されることで環境に排出される。通気孔２は所謂煙突として機能し、駆動力を与えることなく下端開口から上端開口を通過する空気流８で本体１に伝達された熱を通気孔２の内壁から脱熱し、環境に放散させる。

本実施例の通気孔２は、図１（ａ）と図２（ｂ）に示したように、縦方向中心線に沿った中央の通気孔２Ａが円形断面で、縦方向中心線（Ａ−Ａ線）に関して対称な両側の通気孔２Ｂが楕円形断面となっている。そして、熱容量の大なる領域１Ｄを確保するために中央の通気孔２Ａを本体１の後方向にオフセットさせ、熱容量の大なる領域１Ｄを通気孔２Ａと両側の通気孔２Ｂとで囲むように構成されている。中央部の通気孔２Ａの開口面積は両側に設けられた通気孔２Ｂの開口面積より小さく表記されているが、通気孔２Ａの開口面積を通気孔２Ｂの開口面積より大きくし、あるいはすべて等しくしてもよい。なお、通気孔２の前記横断面の形状は、円形、楕円形、多角形、又は不定形の何れか、あるいはこれらの組み合わせとすることができる。また、通気孔２の内壁に、その縦軸方向に延びる適宜の数のフィン（インナーフィン）を形成してもよい。

本実施例では、本体１の凹溝１Ｅの開口が位置する前記一側面を除く他の側面に、前記押出し方向と平行な多数の放熱フィン１Ａを一体的に形成されている。この放熱フィン１Ａを設けたことで、外気と接する本体１の表面積が大きくなり、自然冷却効果が向上する。取り付けボルト４Ｂで本体１の裏面に取り付けられた電源ユニット４についても、当該電源ユニット４の外壁に図１乃至図３に示したようなケース冷却フィン４Ａを設けるのが望ましい。

本実施例により、前記通気孔２の煙突効果による冷却で、全体として効率のよい自然空冷効果が発揮され、ＬＥＤの発熱を速やかに環境に放出し、発熱の蓄積によるＬＥＤの劣化や損傷を回避できる。また、ＬＥＤ投光器の躯体を構成する本体１をアルミニウムなどのバルク材を押し出し成形で形成するため、製造工程が簡素化でき、前記内として低コストで高性能なＬＥＤ投光器を提供できる。

図４は、本発明に係るＬＥＤ投光器の実施例２の説明図で、（ａ）は図３と同様の断面図、（ｂ）乃至（ｅ）は偏流手段の様々な構成例を説明するための通気孔をその下端又は上段から覗いた平面図である。本実施例は、その大部分の構成と機能は前記図１乃至図３を参照して説明した実施例１と同様であるので、実施例１と異なる部分を中心に説明する。実施例１では、本体１に設けた通気孔２は、その下端の開口から流入した空気流は、通気孔２の内壁に沿ってそのまま上昇し、上端の開口から外部環境に放出される構造となっている。

実施例２では、通気孔２の内部に偏流手段を設けて、当該通気孔２の内部を上昇する空気流８に回転あるいは乱流を与える構成とした。図４（ａ）乃至（ｅ）に、通気孔２を上昇する空気流８に回転あるいは乱流を与えた場合を模式的に示した。偏流手段をすべての通気孔に設けるか、一部の通気孔にのみこれを設けるかはＬＥＤユニットの数やその発熱分布によって決めることができる。図４では、偏流手段を設ける通気孔は中央の通気孔２Ａを代表として示す。偏流手段は通気孔２の内部で、その下端開口近傍に設置するのが効果的であるが、上段開口に至る途中の任意の位置に設置することもできる。

図４（ｂ）は図４（ａ）に断面で示した偏流手段７の平面図で、縦軸方向に螺旋状に傾斜したフィン片を通気孔２の内径よりも若干大きい外径とした筒状外輪に保持させたものである。これを通気孔２の下端開口に嵌め込んで固定する。図４（ｃ）、（ｄ）に示した偏流手段７Ｂ及び７Ｄは、縦軸に対して角度を持たせた一枚の板体を図４（ｂ）の偏流手段と同様の外輪に固定したものである。図４（ｅ）の偏流手段は、図４（ｄ）に示した板体７Ｄのみで偏流手段７を構成するもので、予め通気孔２の内壁に形成しておいた縦溝１Ｇに当該板体７Ｄの根元を打ち込んで偏流手段とするものである。

偏流手段は上記の形状に限るものではなく、通気孔２の内部を上昇する空気流に回転成分を与え、あるいは乱流を起させるような構成であればよい。さらに、これらの偏流手段は予め別部品として用意しておき、本体１の製作後に通気孔２に嵌め込んで固定する。なお、嵌め込みによる固定に代えて、溶接、ロー付け、ネジなどによる固定を排除するものではない。

本実施例により、前記通気孔２の煙突効果による冷却を偏流手段で増強するため、全体としてさらに効率のよい自然空冷効果が発揮され、ＬＥＤの発熱を速やかに環境に放出し、発熱の蓄積によるＬＥＤの劣化や損傷を回避できる。また、実施例１と同様に、ＬＥＤ投光器の躯体を構成する本体１をアルミニウムなどのバルク材を押し出し成形で形成するため、製造工程が簡素化でき、前記内として低コストで高性能なＬＥＤ投光器を提供でき
る。

図５は、本発明に係るＬＥＤ投光器の実施例３を説明する図１（ｂ）のＢ−Ｂ線に相当する切断線に沿った断面図である。本実施例では、本体１に設ける通気孔を断面積が等しい３本とし、本体６の前記内底壁１Ｆの背部に熱容量の大きい領域１Ｄを配置し、この熱容量の大きい領域１Ｄを３本の通気孔２Ａ、２Ｂ、２Ｃで包囲するように構成した。なお、通気孔２の内部にインナーフィンや偏流手段を設けてもよい。

前記各実施例と同様に、ＬＥＤユニット６の発光部６Ａから発生した熱は、基板６Ｂと絶縁ベース６Ｅを通して本体１に伝達される。伝達された熱は、先ず熱容量の大きい領域１Ｄに吸収されて本体１の急激な温度上昇を抑制しつつ、本体１の全体に拡散する。熱容量の大きい領域１Ｄには多くの熱が保持されるが、この領域を取り囲む３本の通気孔２Ａ、２Ｂ、２Ｃの中を上昇する空気流で冷却される。この作用は前記各実施例についても同様である。

本実施例によっても、全体として効率のよい自然空冷効果が発揮され、ＬＥＤの発熱を速やかに環境に放出し、発熱の蓄積によるＬＥＤの劣化や損傷を回避できる。また、前記各実施例と同様に、ＬＥＤ投光器の躯体を構成する本体１をアルミニウムなどのバルク材を押し出し成形で形成するため、製造工程が簡素化でき、前記内として低コストで高性能
なＬＥＤ投光器を提供できる。

図６は、本発明に係るＬＥＤ投光器の実施例４を説明する図１（ｂ）のＢ−Ｂ線に相当する切断線に沿った断面図である。本実施例では、本体１に設ける中央の通気孔２Ａの断面積を両側の通気孔２Ｂ，２Ｃの断面積より大きくした点を除いて実施例３と同様の構成としたものである。本体６の前記内底壁１Ｆの背部には熱容量の大きい領域１Ｄが配置され、この熱容量の大きい領域１Ｄを３本の通気孔２Ａ、２Ｂ、２Ｃで包囲するように構成した。なお、前記実施例と同様に、通気孔２の内部にインナーフィンや偏流手段を設けてもよい。

本実施例においても、前記各実施例と同様に、ＬＥＤユニット６の発光部６Ａから発生した熱は、基板６Ｂと絶縁ベース６Ｅを通して本体１に伝達される。伝達された熱は、先ず熱容量の大きい領域１Ｄに吸収されて本体１の急激な温度上昇を抑制しつつ、本体１の全体に拡散する。熱容量の大きい領域１Ｄには多くの熱が保持されるが、この領域を取り囲む３本の通気孔２Ａ、２Ｂ、２Ｃの中を上昇する空気流で冷却される。この作用は前記各実施例についても同様であるが、ＬＥＤユニット６とは熱容量の大きい領域１Ｄに関して反対で当該熱容量の大きい領域１Ｄに近接配置された中央の通気孔２Ａを通過する空気量が多いことで、本体１の温度が効率よく放熱される。

図７は、本発明に係るＬＥＤ投光器の実施例５を説明する図１（ｂ）のＢ−Ｂ線に相当する切断線に沿った断面図である。本実施例では、本体１に設ける中央の通気孔２Ａを円形に、両側の通気孔２Ｂ，２Ｃを楕円形とした点を除いて実施例３と同様の構成としたものである。本体６の前記内底壁１Ｆの背部には熱容量の大きい領域１Ｄが配置され、この熱容量の大きい領域１Ｄを３本の通気孔２Ａ、２Ｂ、２Ｃで包囲するように構成した。なお、前記実施例と同様に、通気孔２の内部にインナーフィンや偏流手段を設けてもよい。

図８は、本発明に係るＬＥＤ投光器の実施例６を説明する図１（ｂ）のＢ−Ｂ線に相当する切断線に沿った断面図である。本実施例は本体１に設ける通気孔を、該本体１の上記断面の前記凹溝１Ｅの底壁１Ｆに平行な方向に二つ（通気孔２Ｃ，２Ｃ）設けた。通気孔２Ｃ，２Ｃの断面積は同一とした。

本実施例では、通気孔２Ｃ，２Ｃの断面積を大きくしたことで、熱容量の大きい領域１Ｄの体積を大きく確保するのが難しい。しかし、通気孔２Ｃ，２Ｃを流通する空気量が多いので、ＬＥＤユニット６から伝達される熱は比較的迅速に脱熱される。したがって、本体１に過大な熱が籠ることはない。

図９は、本発明に係るＬＥＤ投光器をより具体的な商品とした一例を実施例７として説明する斜視図である。前記各実施例と同じ機能部分には同じ参照符号を付してある。このＬＥＤ灯光器は、本体１に図１で通気孔２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）を有する。本体１の凹溝の中にＬＥＤユニット６を縦方向に二個並べて取り付け、前面に強化ガラス５が設けてＬＥＤユニット６を外界（外部環境）から遮断してある。本体１の背面には電源ユニット４が取り付けられている。

図９に示したＬＥＤ灯光器には、その外側面に前記した実施例で説明した放熱フィンを設けていないが、必要に応じて放熱フィンを形成した本体とすることができる。

このＬＥＤ灯光器は小型で可搬型であり、建物の内装作業や小規模の道路作業などで普通の作業員などが片手で運搬可能とする把手９を設けてある。また、底部両側には一対の台座１０Ａが取り付けてある。この台座は位置調整固定ネジ１０Ｂで本体１に取り付けてあり、凹凸のある床面や不整地面等にも安定して設置できるよう、互いに独立して位置と姿勢を調整し、固定できるようにしてある。なお、台座は図示したものに限らず、使用目的に応じた種々の形状とすることができる。

図９に示されたＬＥＤ灯光器は、その二個のＬＥＤユニットの色温度を相違させることで任意の演色性を設定できる。たとえば、一方を５９０００Ｋに、他方を４０００Ｋに設定することで、比較的柔らかな昼光色に近づけることができる。

図１０は、本発明に係るＬＥＤ投光器をより具体的な商品とした他の例を実施例８として説明する斜視図である。前記各実施例と同じ機能部分には同じ参照符号を付してある。このＬＥＤ灯光器は、比較的広い場所での夜間照明に用いるのに好適な構成としたものである。ここでは、前記した実施例１のＬＥＤ灯光器を四個横並びに支持枠１０Ｄに取り付けた。この支持枠１０Ｄは台座１０Ａに植立固定された二本の支柱１０Ｃに位置調整固定ネジ１０Ｂで取り付けられている。

各ＬＥＤ投光器（本体１で示す）は、縦方向上下の位置調整固定ネジ１０Ｂで左右方向（横方向）の向きを個別に調整することができる。また、二本の支柱１０Ｃの位置調整固定ネジ１０Ｂで支持枠１０Ｄの仰角又は伏角を調整できるように構成されている。なお、支持枠、台座、支柱は図示したものに限らず、使用目的、場所等に応じた種々の形状とすることができる。台座又は支柱に設置場所に固定する適宜の手段を設けることもできる。

図１０に示されたＬＥＤ灯光器も、その四個のＬＥＤユニットの色温度を適宜に相違させることで任意の演色性を設定できる。

図１１は、本発明に係るＬＥＤ投光器を用いた投光設備の具体的な一設置例を説明する正面図である。前記各実施例と同じ機能部分には同じ参照符号を付してある。このＬＥＤ灯光器は、縦方向にさらに照明光を広げてより広い場所での夜間照明等に用いるのに好適な構成としたものである。ここでは、前記した実施例１のＬＥＤ灯光器を四個縦並びに支持枠１０Ｄに取り付けた。この支持枠１０Ｄには、ブラケット１０Ｅや支軸１０Ｆが設けてあり、例えば体育館の内壁などに直付で固定できるようにした。このＬＥＤ投光器を１単位として照明区域の広さに応じて複数単位を設置する。

実施例８と同様に、各ＬＥＤ投光器（本体１で示す）を縦軸回り、および横軸回りに調整できるようなブラッケットを取り付けることもできる。図１０に示されたＬＥＤ灯光器も、その四個のＬＥＤユニットの色温度を適宜に相違させることで任意の演色性を設定できる。なお、ＬＥＤ灯光器は図１１に示した縦方向四個に限るものではなく、さらに多くのＬＥＤ投光器を縦あるいは横方向に配置することもできる。

図１２は、本発明に係るＬＥＤ投光器を用いた投光設備の具体的な他の設置例を説明する正面図である。前記各実施例と同じ機能部分には同じ参照符号を付してある。このＬＥＤ投光設備は、競技場、野球場、競艇場、競輪場など、極めて広い面積を照明するためのものである。この実施例では、既存の照明設備のポール１１に、支持枠１０Ｄに取り付けた本発明に係るＬＥＤ投光器（本体１で示す）を複数組取り付ける。もちろん、新規にポールを設置してもよい。

図１２では、支持枠１０Ｄに取り付けるＬＥＤ灯光器を、下側で多い数で設置しているが、これは、一例にすぎず、適用する競技場などの照明条件に応じて適宜に調整することができる。このＬＥＤ灯光設備も、複数のＬＥＤユニットの色温度を適宜に相違させることで任意の演色性を設定できる。

なお、多数のＬＥＤ投光器を設置して、必要に応じて選択的に点灯する使用も可能である。

以上、本発明の種々の実施例を説明した。上記したように、前記した各実施例では、本体に設ける通気孔の前記横断面の形状を円形や楕円形、それらの組み合わせ以外に、三角以上の多角形、又は不定形の何れか、あるいはこれらの組み合わせとすることも本発明の範囲内である。

繰り返しの説明になるが、本発明に係るＬＥＤユニットは、多数ＬＥＤチップを共通の円形基板上に直接実装してチップ・オン・ボード方式のＬＥＤモジュールとした発光部と、前記円形基板の外周に小径部を固定し、前記透明板（強化ガラスなど）に大径部を対峙させた漏斗形状の反射器と、前記円形基板を前記本体の前記凹溝を形成する内底壁に装架固定するための絶縁ベースとで構成した。

１・・・本体
１Ａ・・・放熱フィン
１Ｂ・・・上蓋
１Ｃ・・・下蓋
１Ｄ・・・熱容量の大きい領域
１Ｅ・・・凹溝
１Ｆ・・・内底壁
１Ｇ・・・溝
２・・・通気孔
２Ａ・・・中央通気孔
２Ｂ・・・側部通気孔
２Ｃ・・・パッキング
４・・・電源ユニット
４Ａ・・・ケース冷却フィン
４Ｂ・・・取付ボルト
５・・・透明板
５Ａ・・・ゴムブッシュ
６・・・ＬＥＤユニット
６Ａ・・・発光部
６Ｂ・・・円形基板
６Ｃ・・・反射器
６Ｅ・・・絶縁ベース
７・・・偏流手段
８・・・空気流
９・・・把手
１０，１０Ａ・・・台座
１０Ｂ・・・位置調整固定ネジ
１０Ｃ・・・支柱
１０Ｄ・・・支持枠
１０Ｅ・・・ブラケット
１０Ｆ・・・支軸
１１・・・ポール

Claims

アルミニウム材のバルクの押出し成形で縦長に形成されて横方向断面がコ字状の凹溝の開口を一側面に有する本体と、
前記本体の前記凹溝を形成する内底壁の前記横断面で視た中央部に取り付けられた１又は複数個のＬＥＤユニットと、
前記本体の前記凹溝の開口が位置する前記一側面を除く他の側面の一部に取り付けられた電源ユニットと、前記凹溝の前記開口に取り付けて前記ＬＥＤユニットの前方を覆う透明板と、前記本体の前記凹溝の前記縦長に沿う縦方向上下端を閉塞し、前記透明板と共に前記ＬＥＤユニットを環境から隔離する上蓋及び下蓋とを有し、
前記本体は前記凹溝の前記内底壁の背面側に前記押出し成形で形成されて当該押出し方向と平行で上下端が解放した１又は複数の通気孔を有すると共に、
前記通気孔の内部に、当該通気孔の中を上昇する気流に偏流を与える偏流手段を具備し、
前記ＬＥＤユニットが取り付けられた前記内底壁と前記通気孔との間に前記アルミニウム材のバルクで形成された領域を設けてなり、
前記本体は、前記通気孔の前記縦方向が上下方向となる設置姿勢で前記ＬＥＤユニットを点灯することで、前記ＬＥＤユニットから伝導される熱を該通気孔の中を上昇する気流に移転して脱熱する煙突効果を持たせる構成としたこと特徴とするＬＥＤ投光器。
請求項１において、
前記通気孔は前記本体の前記内底壁の前記横断面で視た中央部と、該中央部の両側とに設けられ、前記凹溝の前記内底壁の背面側と前記中央部に設けられた通気孔との間に前記アルミニウム材のバルクで形成された領域を位置させたこと特徴とするＬＥＤ投光器。
請求項２において、
前記中央部の通気孔の開口面積を前記中央部の両側に設けられた通気孔の開口面積と異ならせたこと特徴とするＬＥＤ投光器。
請求項３において、
前記中央部の通気孔の開口面積を前記中央部の両側に設けられた通気孔の開口面積よりも小さくしたこと特徴とするＬＥＤ投光器。
請求項３において、
前記中央部の通気孔の開口面積を前記中央部の両側に設けられた通気孔の開口面積よりも大きくしたこと特徴とするＬＥＤ投光器。
請求項２において、
前記中央部の通気孔の開口面積と前記中央部の両側に設けられた通気孔の各開口面積を同等としたこと特徴とするＬＥＤ投光器。
請求項１において、
前記通気孔は前記本体の前記内底壁の前記横断面で視た中央部に関して前記横方向に対称な位置に設けたこと特徴とするＬＥＤ投光器。
請求項１において、
前記本体の前記他の側面に前記押出し方向と平行な多数の放熱フィンを具備したこと特徴とするＬＥＤ投光器。
請求項１において、
前記通気孔の前記横断面の形状を、円形、楕円形、多角形、あるいはこれらの組み合わせとしたこと特徴とするＬＥＤ投光器。
請求項１において、
前記ＬＥＤユニットは、多数ＬＥＤチップを共通の円形基板上に直接実装してチップ・オン・ボード方式のＬＥＤモジュールとした発光部と、前記円形基板の外周に小径部を固定し、前記透明板に大径部を対峙させた漏斗形状の反射器と、前記円形基板を前記本体の前記凹溝を形成する内底壁に装架固定するための絶縁ベースとで構成したこと特徴とするＬＥＤ投光器。
請求項１において、
前記ＬＥＤユニットを複数個取り付けてＬＥＤ投光器とした場合に、該複数個のＬＥＤユニットの何れかの色温度を他のＬＥＤユニットのそれと異ならせたこと特徴とするＬＥＤ投光器。