JP3158033U - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高電力ＬＥＤ光源の使用及び屋外における使用に耐え得るＬＥＤ照明装置を提供する。【解決手段】外筒１の外表面のそれぞれ所定位置にファン９の排気孔１０及び吸気孔１１を設ける。ＬＥＤ照明装置の外筒１内部には、所定の面パターンをなすＬＥＤ光源２及びＬＥＤ光源２が配置される配置台３と、ＬＥＤ光源２からの光を透過する透過板５と、配置台３の基部から連結して熱交換を行うヒートパイプ６及びヒートパイプ６に枢支されるヒートシンク７と、ヒートパイプ６及びヒートシンク７を挟んでＬＥＤ光源２の配置された配置台３と対向する位置から配置台３の基部に風を吹き付けるファン９とをそれぞれ設ける。【選択図】図１

Description

本考案は、ＬＥＤを光源として利用したＬＥＤ照明装置に関するものである。

従来より、環境問題を考慮して従来の白色電球の代替となる蛍光灯光源の普及が進んでいるが、近年では、消費電力及び光量において蛍光灯光源よりさらに優れたＬＥＤ（発光ダイオード）を利用したＬＥＤ光源が普及し始めている。
本考案者の先に提案したＬＥＤ照明装置では、複数のＬＥＤをアレイ状又は放射状等に配列することにより仮想的な面発光を実現し、大きな発光面積を確保するとともに均一な光を得るよう構成されている（例えば特許文献１、図３、図４を参照）。そこでは、充分な発光面積を確保しつつ、ＬＥＤ光源からの発熱を抑えるためのヒートシンク１４１及びシロッコファン１３０ａ・１３０ｂが設けられている。
一方で、発光ユニットとして発光ダイオードを用い、且つ上記のヒートシンク１４１及びシロッコファン１３０ａ・１３０ｂに相当する放熱ユニットと、更にはヒートパイプからなる熱伝達ユニットを更に備えた照明装置も提案されている（特許文献２）。

実用新案登録第３１５５９５８号公報 特開２００３−３１７５２７号公報

上記従来の技術によるＬＥＤ光源は、平面上等に配列されたＬＥＤを一定形状の筐体内に配置して用いられるものであるが、５０Ｗ以上の高電力のＬＥＤ光源を採用した場合に、充分にその使用に耐え得る構成とは言えなかった。又、上記特許文献２におけるＬＥＤ光源は、温度上昇を抑えるための必要な部材は揃っているものの、その効率的な配置に着目したものではない。
また、工事用ライト等、屋外における使用を前提としてＬＥＤ光源を用いる場合、防水に対する配慮が必須不可欠であるが、前記いずれの照明装置もこの課題に対する省察を含むものではなかった。
すなわち、本願考案者は、高電力で面発光するＬＥＤ光源の使用に耐え得る効率的な冷却構造を採用した技術、更には屋外で使用する場合の環境の影響に配慮した技術が従来より存在しないことを見いだした。

本考案はこのような課題に鑑みてなされたものであり、高電力ＬＥＤ光源の使用及び屋外における使用に耐え得るＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本考案の第１の側面は、外筒の外表面には、それぞれ所定位置にファンの排気孔及び吸気孔が設けられており、所定の面パターンをなすＬＥＤ光源及びＬＥＤ光源が配置される配置台と、ＬＥＤ光源からの光を透過する透過板と、配置台の基部から連結して熱交換を行うヒートパイプ及びヒートパイプに枢支されるヒートシンクと、前記ヒートパイプ及びヒートシンクを挟んで前記ＬＥＤ光源の配置された配置台と対向する位置から前記配置台の基部に風を吹き付けるファンとが、それぞれ外筒内部に設けられてなるＬＥＤ照明装置であることを特徴とする。

以上のＬＥＤ照明装置によれば、必要最小限のコンパクトな構成でありながら、高電力のＬＥＤ光源の採用にも耐え得るものとなる。

又、本考案の第２の側面は、略円筒状の前記外筒が、外筒本体と、外筒本体を中央にしてそれぞれ外筒本体に対して着脱自在に設けられる中空の上枠及び底蓋から構成されており、中央付近が内凹み状に形成されて、そこにＬＥＤ光源の載置された配置台の上部を外筒の内側から覆う筺体を更に備え、前記透過板を介して、該中央付近を内凹み状に形成された筺体の外縁と上枠の外縁とを密閉状に貫通する連結部材が設けられることにより、ＬＥＤ光源の収納される密閉空間が形成され、前記外筒本体にファンの排気孔、底蓋にファンの吸気孔がそれぞれ設けられており、ファンが底蓋の近傍に設けられており、ファンの電気系統及びＬＥＤ光源に電力を供給する外部電源のいずれもが、防水素材で被覆されており、外部電源とその連通を許す外筒本体との間隙、及び外部電源とその連通を許す配置台との間隙のいずれもが封止部材によって密閉封止されてなる本考案の第一の側面のＬＥＤ照明装置であることを特徴とする。

上記の構成によれば、水に弱いＬＥＤ光源及びファンの電気系統のいずれもが雨水等から保護されるので、安心して屋外にて使用できる。

又、本考案の第３の側面は、前記密閉空間内の任意の箇所に設けられた、水分を検知する水分検知部と、前記水分検知部が水分を検知したことを外部に通知する通知部とを備えた、本考案の第２の側面のＬＥＤ照明装置であることを特徴とする。

水分の検知及び外部への通知が可能であれば、ＬＥＤ光源の存する密閉空間内で万一の水漏れや雨水の侵入等があった時点で、直ちに所要の措置を講じることができるので、屋外においても更に安全に使用が可能である。

又、本考案の第４の側面は、前記密閉空間内の任意の箇所に設けられた、水分を検知する水分検知部と、前記水分検知部が水分を検知すると、前記ＬＥＤ光源への通電を停止する制御を行う動作制御部とを備えた、本考案の第２又は第３の側面のＬＥＤ照明装置であることを特徴とする。

かかる構成によると、水分を検知した時点でＬＥＤ光源への通電が停止されるので、ショートによる破損等のリスクをさらに低減させることができる。

以上のような本考案によれば、コンパクトな構成でありながら、高電力のＬＥＤ光源の使用に耐え得ることができ、また屋外でも安心して使用することができる。

本考案の一実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の構成を示す模式的断面図である。 本考案の一実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の外観を示す斜視図である。 上枠と透過板と外筒本体との連結を示す斜視図である。 底蓋とファンとの連結を示す斜視図である。 ヒートパイプ及びヒートシンクの構成を示す斜視図である。 密閉空間の内部を説明する拡大斜視図である。 水分検知部の動作を説明する模式図である。 本考案の一実施形態にかかるＬＥＤ光源の拡大斜視図である。

以下、本考案の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本考案の一実施形態に係るＬＥＤ照明装置の模式的断面図であり、図２は、その外観を示す斜視図である。各図に示すように、本実施形態に係るＬＥＤ照明装置１００は、略円筒状の外形を有するステンレス製の外筒１、及び外筒１内に収納された、ＬＥＤ光源２を含むその他の部材から構成される。

図１及び図２に示す通り、外筒１は、略円筒状の外筒本体１ａと上枠１ｂと底蓋１ｃとが連結してなる。図２に示す通り、外筒本体１ａを中央にして、それぞれ上枠１ｂ及び底蓋１ｃを外筒本体１ａに嵌め込んだ状態にて、上枠１ｂにある貫通孔１ｂ１とこれに対応する外筒本体１ａの貫通孔にビス等を打ち込む。底蓋１ｃにある貫通孔１ｃ１とこれに対応する外筒本体１ａの貫通孔にビス等を打ち込んで繋ぎとめる。
これらの各貫通孔はビス等を通じて、完全にその間隙が埋められるようにすることで、雨水や塵埃の浸入を防ぐことができる。
外筒本体１ａ上及びＬＥＤ光源２へ通じる配置台３上には、外部電源３０が通るための図外隙間が設けられており、外部電源３０が通った後、その周囲には封止部材５０で当該隙間を完全に埋める。封止部材５０としては、樹脂等のパッキンが考えられ、前記貫通孔等にも必要に応じて使用してよい。
外部電源３０はＬＥＤ光源２と、後述するファン９及び水分検知部１０１等にも必要に応じて電力を供給するものであるが、その周囲も当然樹脂等の防水素材で被覆されている。
なお、上枠１ｂは光を遮らないようにする必要から、断面視ドーナツ状の枠体に構成する。

図３は上枠１ｂと光を透過させるための透過板５と筺体２０との連結を示す斜視図である。ここで、筺体２０は外筒１よりも一回り小さく、内凹み状の略円柱形状を呈する。内凹みしている部分が、後述する密閉空間２５を形成するものである。
透過板５は、光透過性を有するポリカーボネート等の樹脂等により製作されるが、光透過性さえあれば他の任意の周知技術を用いてもよい

図３に示す通り、上枠１ｂの上縁１ｂ２を最上位にして、間に透過板５を挟んだ筺体２０まで、上枠１ｂの貫通孔１ｂ３、透過板５の周縁に設けられた貫通孔５ａ、筺体２０の上縁２０ａ上に設けられた貫通孔２０ｂを貫通するように連結部材４０にて連結する。連結部材４０としては、ビスを用いるが、各貫通孔１ｂ３、５ａ、２０ｂの隙間を充分に埋めて防水を確保することのできるものであれば、これに限られない。
なお、貫通孔２０ｂについては、終着のある「穴」であっても構わない。

次に、図１及び図４を参照して、ファン９の取り付け状態等を説明する。
図１に示す如く、ファン９は、間にヒートパイプ６及びヒートシンク７を挟んで、ＬＥＤ光源２の載置される配置台３と対向する底蓋１ｃの側に一つ設けられる。
図４に示すごとく、ファン９は底蓋１ｃの底面から打ち込まれる図外ボルトをナット９ａで締めることにより、底蓋１ｃと着脱自在に一体に連結される。そのすぐ背面にはファン９の吸気孔１１が複数個設けられてあり、そこから取り入れた空気をヒートシンク７に吹き付けたのち、排気孔１０を通って排気される。ファン９の電気系統１９も外部電源３０から取り込み、外部電源３０同様、周囲を絶縁素材にて被覆し、且つ完全防水を施している。
尤も完全防水さえ果たせるのであれば、電気系統１９は必ずしも外部電源３０から電気を取り込み必要はなく、例えば充電式のバッテリー駆動又は電池式等にしても構わない。
また、ここでのファン９はシロッコファンを用いているが、これに限らず、その個数も複数であっても構わない。

次に、図５を参照して、ヒートパイプ６及びヒートシンク７等の説明を行う。
ヒートシンク７は、外径が波形状に形成された同一の羽根部材を複数枚重ね合わせて構成される。一つ一つの羽根部材にヒートパイプ６の貫通を許すための貫通孔が設けられており、ヒートパイプ６に支えられながら、ヒートパイプ６との熱交換及びファン９からの冷気との熱交換を行う。
なお、表面積を拡張させるために、各羽根部材はそれぞれ水平方向に僅かづつずらして、重ね合わされる。ヒートパイプ６の長さや実施規模にもよるが、羽根部材の枚数はおよそ４０〜６０個ぐらいが好ましく、適宜その数を変更できることが望ましい。
ヒートパイプ６は、熱伝導率の高い銅などの金属製の各々左右対称の３本、計６本のパイプが、配置台３の基部３ａに貫通して支持される。詳細な説明は省略するが、内部は二重管構造とし、毛細管現象を利用したポンプ作用により、ＬＥＤ光源２から配置台３に伝導した熱との間で熱交換を行う。冷媒としては代替フロン等の適宜の公知技術を用いることができる。
なお、図４において外部電源３０は、ヒートパイプ６に貫通支持されたヒートシンク７の中を通ってＬＥＤ光源２につながる配置台３へ接続されているが、ヒートシンク７の脇を通る構成であっても無論構わない。

図５及び図６に見るごとく、配置台３は、ＬＥＤ光源２の載置される上部３ｂと、ヒートパイプ６を支える基部３ａとからなる。更に、基部３ａはその周縁に図外貫通孔が設けられており、連結部材３５を介して筺体２０に連結される。配置台３は熱伝導率の高いアルミ等を板金加工して形成するが、素材等はこれに限られない。
筺体２０の底面には、上部３ｂ及び外部電源３０が通る分だけの穴がそれぞれ空いており、その隙間を充分に埋めるように上部３ｂ及び外部電源３０が連通される。
外部電源３０を通した後は封止部材５０にて、その隙間が完全に被覆されるが、上部３ｂについても、当該隙間を埋めるために、必要に応じてパッキン等の封止部材を用いることができる。
なお、上部３ｂは熱交換の効率を考え、基部３ａに対して面接触させている。

次に、図６及び図７を参照して、本実施例に係るＬＥＤ照明装置１００の密閉空間２５内部の説明をする。
図６に見る通り、内凹み状に形成された筺体２０内部には、図３で既述した透過板５によって蓋をされることで、外部からの水の浸入を一切許さない密閉空間２５が形成される。その底面に、配置台３（３ｂ）に載置されたＬＥＤ光源２及び水分検知部１０１が設けられる。
筺体２０の密閉空間２５内にある内壁２０ｃは、図１に示す如く、上方にいくにつれて広がっている。この内壁２０ｃに導かれる形で光が拡散するように構成してある。

図７に示す通り、水分検知部１０１には、水分検知部１０１が水分を検知した場合に、その検知結果を受けてＬＥＤ光源２及び通知部１０２の動作を制御する動作制御部１０３と、動作制御部１０３からの制御を受けて動作する通知部１０２とが接続されている。
外筒１の破損や、ビス等の緩み等により、万一密閉空間２５内に水分が流入した場合、水分検知部１０１が水分を検知する。水分検知部１０１としては、離隔配置された、金メッキ、銀メッキ等が施された金属製の正負電極を有するセンサ、湿度に応じて誘電率が変化する高分子膜を用いた湿式センサ、等を用いることができる。
なお、図７は水分検知部の動作を模式的に表したもので、実際には動作制御部１０３及び通知部１０２も密閉空間２５内に収納されている。

動作制御部１０３としては、例えばワンチップマイコン等を用いることができる。水分検知部１０１からの検知信号が動作制御部１０３に伝達されると、動作制御部１０３は予め記述されていたプログラムに従い、各種の制御動作を実行する。一つは、ＬＥＤ光源２への通電を停止する制御を行う。これにより、ＬＥＤ光源２の短絡等の事故を防ぐことができる。
又、動作制御部１０３は通知部１０２に対する制御も行う。
通知部１０２としては、例えばＬＥＤ光源、圧電ブザー、合成音声を発話するＩＣ及びスピーカ等を用いることができ、その制御の仕方は、通知部１０２がＬＥＤ光源であれば常時発光又は点滅を行なわせ、圧電ブザーであれば警報音を鳴らさせ、ＩＣ及びスピーカであれば所定の合成音声を発話させる。この場合ＬＥＤ照明装置１００の利用者は、通知部１０２からの各種報知を視覚又は聴覚で認識することができ、これにより、ＬＥＤ照明装置１００の保護又はメンテナンスを直ちに行うことが可能となる。

このように、本実施形態に係るＬＥＤ照明装置１００によれば、万が一、密閉空間２５内に水分が流入した場合であっても、動作自体の停止、又は流入があったことを外部に通知することができるため、利用者は速やかに保護、メンテナンス等を行うことが可能となり、屋外等の使用環境からの影響をさらに低減させることができる。
なお、通知部１０２を省略して動作制御部１０３がＬＥＤ光源２の通電動作のみ制御するものとして実施してもよい。又、動作制御部１０３はＬＥＤ光源２の通電動作の制御を行わず通知部１０２の動作のみを制御するものとしてもよい。双方の機能を同時に実行する構成としてもよいことは言うまでもない。また、水分検知部１０１の配置箇所は、密閉空間２５の底面であるとしたが、筺体２０の内壁２０ｃ部分であってもよい。
更に、通知部１０２は無線又は有線の通信インタフェースとして実現してもよい。この場合、携帯電話網、インターネット等のネットワークを利用して、対応する通信端末を有する遠隔した利用者に対して、ＬＥＤ照明装置１００に異常があったことを通知することができる。要するに、通知部１０２は、外部に通知することが可能であれば、その具体的な構成、方法によって限定されるものではない。

次に、ＬＥＤ光源２の構成について、図８を参照しながら説明する。
図８に示す如く、ＬＥＤ光源２は、樹脂製の台座２ｆ、アレイ状パターンを形成するように配列された複数のＬＥＤ２ａ、ＬＥＤ２ａの表面を保護するための保護フィルム２ｃ及びこれらの載置台２ｈから構成される。保護フィルム２ｃは耐熱性及び光透過性を有する材料であれば周知の材料にて作成することができ、例えばポリエチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン等の樹脂材料を用いることができる。
台座２ｆにはＬＥＤ２ａを埋設するための貫通孔２ｂ、及びＬＥＤ光源２をビス２ｄにより載置台２ｈ上に固定するための貫通孔２ｅがそれぞれ設けられており、貫通孔２ｂに埋設されたＬＥＤ２ａを全て覆うように保護フィルム２ｃが台座２ｆに貼り付けられている。
また、載置台２ｈにも、前記ビス２ｄの貫通を許す貫通孔２ｇが設けられている。なお、載置台２ｈは配置台３への組み付けの便宜のために設けたものである。

ここで紹介したＬＥＤ２ａのアレイ状パターンは本考案の所定の面パターンの一例であるが、本実施形態の如き四角形ではなく例えば円形であってもよく、また放射状等、ＬＥＤ２ａを面上に配置するものであれば任意のパターンであってよい。
また、「所定の面パターン」は、複数のＬＥＤの配列により実現されたものに限らず、単一のＬＥＤの形状により実現されたものであっても構わない。
更に、載置台２ｈ自体は省略した構成としたうえで、台座２ｆを直接配置台３上に配置しても構わない。

上記の説明においては、外筒１は円筒状のものとして説明を行ったが、直方体形状等、任意の形状であるとしてもよい。
また外部電源３０は、ＬＥＤ照明装置１００の外部から電源を取り入れるものとしているが、蓄電池や充電池によるバッテリー駆動を排除するものではない。すなわち、本考案では必要な電源をＬＥＤ照明装置１００の内部から取り入れる構成も採用可能である。

以上のような本考案によれば、高電力のＬＥＤ光源の使用にも耐え得る顕著な効果を有し、一例としては、屋外の工事用、広告用照明に好適である。

１ 外筒
１ａ 外筒本体
１ｂ 上枠
１ｂ２ 上縁
１ｃ 底蓋
２ ＬＥＤ光源
３ 配置台
３ａ 基部
３ｂ 上部
５ 透過板
６ ヒートパイプ
７ ヒートシンク
９ ファン
１０ 排気孔
１１ 吸気孔
１９ 電気系統
２０ 筺体
２０ａ 上縁
２５ 密閉空間
３０ 外部電源
４０ 連結部材
５０ 封止部材
１００ ＬＥＤ照明装置
１０１ 水分検知部
１０２ 動作制御部
１０３ 通知部

Claims (4)

1. 外筒１の外表面には、それぞれ所定位置にファン９の排気孔１０及び吸気孔１１が設けられており、
   所定の面パターンをなすＬＥＤ光源２及びＬＥＤ光源２が配置される配置台３と、ＬＥＤ光源２からの光を透過する透過板５と、配置台３の基部３ａから連結して熱交換を行うヒートパイプ６及びヒートパイプ６に枢支されるヒートシンク７と、前記ヒートパイプ６及びヒートシンク７を挟んで前記ＬＥＤ光源２の配置された配置台３と対向する位置から前記配置台３の基部３ａに風を吹き付けるファン９とが、それぞれ外筒１内部に設けられてなるＬＥＤ照明装置。
2. 略円筒状の前記外筒１が、外筒本体１ａと、外筒本体１ａを中央にしてそれぞれ外筒本体１ａに対して着脱自在に設けられる中空の上枠１ｂ及び底蓋１ｃから構成されており、
   中央付近が内凹み状に形成されて、そこにＬＥＤ光源２の載置された配置台３の上部３ｂを外筒１の内側から覆う筺体２０を更に備え、
   前記透過板５を介して、該中央付近を内凹み状に形成された筺体２０の上縁２０ａと上枠１ｂの上縁１ｂ２とを密閉状に貫通する連結部材４０が設けられることにより、ＬＥＤ光源２の収納される密閉空間２５が形成され、
   前記外筒本体１ａにファン９の排気孔１０、底蓋１ｃにファン９の吸気孔１１がそれぞれ設けられており、
   ファン９が底蓋１４の近傍に設けられており、
   ファン９の電気系統１９及びＬＥＤ光源２に電力を供給する外部電源３０のいずれもが、防水素材で被覆されており、
   外部電源３０とその連通を許す外筒本体１ａとの間隙、及び外部電源３０とその連通を許す配置台３との間隙のいずれもが封止部材５０によって密閉封止されてなる請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
3. 前記密閉空間２５内の任意の箇所に設けられた、水分を検知する水分検知部１０１と、
   前記水分検知部１０１が水分を検知したことを外部に通知する通知部１０２とを備えた、請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。
4. 前記密閉空間２５内の任意の箇所に設けられた、水分を検知する水分検知部１０１と、
   前記水分検知部１０１が水分を検知すると、前記ＬＥＤ光源２への通電を停止する制御を行う動作制御部１０３とを備えた、請求項２又は３に記載のＬＥＤ照明装置。