JP3158964U - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】広範囲のエリアを高照度で均一に照らすことができ、光源の消費電力が大きい場合であっても、高寿命で所定の光度を維持することが出来るＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】熱伝導率が高い材料で作られた取付プレート３に光源として主ＬＥＤ平面光源１を取り付ける。更に取付プレート３には四角柱体の胴部側面壁で構成された、同じく熱伝導率が高い材料で作られた角形導光板４を設け、その外周面に光源として副ＬＥＤ平面光源２を対称に設ける。
【選択図】図１

Description

本考案は、ＬＥＤ照明装置、特に広範囲を高照度で均一に照らすことができ、光源の消費電力が大きい場合であっても、所定の光度を維持することが出来る高寿命のＬＥＤ照明装置に関するものである。

発光ダイオード（Light Emitting Diode）は、高輝度、低消費電力で長寿命且つ小型のため、携帯電話のボタン照明、装飾品のイルミネーション、電光掲示板、信号機またはディスプレイ等、その応用範囲は多岐に渡る。
近年、白色ダイオードの開発によって、蛍光灯に代わる屋内の照明器具の光源としても注目されている。一般にＬＥＤを光源とする照明器具では、複数のＬＥＤ素子を組み合わせてユニット化することによって照明器具としての所定の光度を確保している。しかし、ＬＥＤのユニット化は、隣接するＬＥＤ素子の熱伝導、熱輻射の影響を直に受けるため、各ＬＥＤ素子は、熱的に厳しい環境に置かれることになる。ＬＥＤ素子は、高温になるとその発光効率が低下すると共に寿命が短くなる特性を有している。従って、ユニット化されたＬＥＤを光源として持つＬＥＤ照明器具では、ＬＥＤ素子の温度が上昇してその発光効率が低下しないように、定格電流よりも少ない電流で運用し、ＬＥＤ素子自体の発熱を抑えてＬＥＤ素子に対する熱的負荷を小さくしている。そして、少ない電流で運用することによるＬＥＤ素子１個あたりの光度の低下は、ＬＥＤ素子の数を増やすことによって、照明器具としての所定の光度を確保している。
これとは逆に、ＬＥＤユニットを交換自在に構成して、ＬＥＤ素子に流す電流を増加させＬＥＤ素子１個当たりの光出力を増加させてＬＥＤ素子を主光源として使用可能にし、照明器具としての寿命を延ばすことが出来るとするＬＥＤ照明装置に係る発明が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
このＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ素子１個あたりの光出力を増大させるために、ＬＥＤ素子に流す電流を大きくしているため、ＬＥＤ素子自体の寿命は短くなるが、ＬＥＤユニットが交換自在に構成されているため、ＬＥＤユニットが寿命に達した場合は、新たなＬＥＤユニットに交換するこによって、照明器具としての寿命を延ばすことが出来るとされている。
また、上記ＬＥＤ照明装置の改良発明として、ヒートシンク及びファンを備え、器具全体の放熱性を高めたＬＥＤ照明装置に係る発明も知られている（例えば、特許文献２を参照。）。
このＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤユニットの取付面とは反対の面にヒートシンクを設け、そのヒートシンクの中央内側にファンを設けてヒートシンクの放熱を強制的に促進するように構成されている。ヒートシンクの放熱が促進されるため、ＬＥＤユニットの熱がヒートシンクへ好適に伝導するようになり、ＬＥＤユニットの熱的負荷が好適に低減されるようになる。また、取付面の中央に貫通穴を設け、ヒートシンク内側での対流速度が増すようにも工夫されている。

特開２００２−３０４９０４号公報 特開２００８−１０３１９５号公報

上記ＬＥＤ照明装置では、ＬＥＤユニット自体の寿命は短いため、ＬＥＤユニットの交換作業を頻繁に行う必要がある。一般に、照明器具は人の手の届かない高所に設けられている。人の手が届かないため、手入れは殆ど成されずに埃が堆積している場合が殆どである。従って、ＬＥＤユニットを交換するには、足場の準備はもちろん、それ以外に清掃道具の準備が別途必要となる。従って、ＬＥＤユニットが器具本体から容易に取り外すことが出来る構造であったとしても、ＬＥＤユニットの交換作業は容易ではない。
また、その改良ＬＥＤ照明装置では、取付面の中央部に貫通穴を設け、ヒートシンク内側での対流速度が増すように工夫されている。
しかし、取付面の中央部に貫通穴を設けた場合、取付面の中央部にはＬＥＤ光源を設けることが出来ず、貫通穴の直下を均一に照明することが難しいという問題がある。更に、ＬＥＤの取付面は熱の放熱面となるため、そこに貫通穴を設けることは、放熱面が減少し、ＬＥＤが熱的に厳しい環境に置かれるという問題がある。
そこで、本考案は上記従来技術の問題点に鑑みなされたものであって、その解決しようとする課題は、広範囲を高照度で均一に照らすことができ、光源の消費電力が大きい場合であっても、所定の光度を維持することが出来る高寿命のＬＥＤ照明装置を提供することにある。

上記目的を達成するための請求項１に記載のＬＥＤ照明装置は、１又は複数のＬＥＤ平面光源を取り付ける取付プレートと、該取付プレートに取り付けられ該ＬＥＤ平面光源の光束を所定の方向へ案内する導光手段と、交流電力をLED点灯用電力に変換する電源部と、前記ＬＥＤ平面光源を含む電子機器の熱を外部に放熱するヒートシンクとを備えて成るＬＥＤ照明装置であって、
前記導光手段は、前記ＬＥＤ平面光源を囲む形態で多角柱体もしくは多角錐体又は円柱体もしくは円錐体の胴部側面壁によって構成され、該胴部側面壁の外周面に複数のＬＥＤ平面光源が別個に取り付けられていることを特徴とする。
導光手段を上記多角柱体又は多角錐体の胴部側面壁によって構成する場合、胴部側面壁の外周面は、他のＬＥＤ平面光源を取り付けるための取付プレートとなり得るため、そこにＬＥＤ平面光源を別途設けることにより、一のＬＥＤ平面光源が十分に照らすことができない範囲を他のＬＥＤ平面光源が照らすことが出来るようになり、これら複数のＬＥＤ平面光源により広範囲のエリアを均一に照らすことが可能となる。
また、ＬＥＤ平面光源の個数が増えることにより、ＬＥＤ平面光源で発生する熱量も増大することになるが、上記多角柱体又は多角錐体の胴部側面壁の壁面は、放熱面および伝熱面としても機能し、ＬＥＤ平面光源で発生する熱を好適に輻射および熱伝導の形態で逃がすことが出来る。これにより、ＬＥＤ平面光源の消費電力が大きい場合であっても、ＬＥＤ素子自体の発熱を抑えてＬＥＤ素子に対する熱的負荷を小さくし、ＬＥＤ素子の寿命低下を防止することが可能となる。

請求項２に記載のＬＥＤ照明装置では、前記取付プレート及び前記胴部側面壁は熱伝導率の高い材質から成ることとした。
上記ＬＥＤ照明装置では、上記取付プレート及び胴部側面壁を熱伝導率の高い材質で作ることにより、熱を熱伝導の形態で好適に逃がすことが出来るようになる。これによって、温度上昇によるＬＥＤの効率低下を好適に防止することが出来るようになる。

請求項３に記載のＬＥＤ照明装置では、前記取付プレートの裏面に前記電子機器を冷却すると共に前記ヒートシンクの放熱を促進する冷却ファンを備えることとした。
上記ＬＥＤ照明装置では、必要に応じ冷却ファンを備えることによって、より好適に熱を逃がすことが出来るようになり、その結果、消費電力の大きいＬＥＤを光源として使用することが出来るようになる。

請求項４に記載のＬＥＤ照明装置では、前記胴部側面壁に取り付ける前記ＬＥＤ平面光源の光束を所定の方向へ案内する笠部を備えることとした。
上記ＬＥＤ照明装置では、上記笠部を備えることにより、必要なエリアを好適に照らすことが出来るようになる。

請求項５に記載のＬＥＤ照明装置では、商用電源端子に嵌合する接続部を備えることとした。
上記ＬＥＤ照明装置では、既存の商用電源端子をそのまま流用することが出来るようになる。

本考案のＬＥＤ照明装置によれば、広範囲のエリアを高照度で均一に照らすことができ、光源の消費電力が大きい場合であっても、長時間にわたり所定の光度を維持することが出来る。

本考案のＬＥＤ照明装置（笠無し）を示す斜視説明図である。 本考案のＬＥＤ照明装置（笠付き）を示す斜視説明図である。 本考案のＬＥＤ照明装置の寸法例を示す説明図である。

以下、図に示す実施の形態により本考案をさらに詳細に説明する。

図１は、本考案のＬＥＤ照明装置１００を示す斜視説明図である。
このＬＥＤ照明装置１００は、その直下（取付プレート面に垂直方向）を照らす主ＬＥＤ平面光源１と、主ＬＥＤ平面光源１が十分に照らすことができない範囲を照らす副ＬＥＤ平面光源２と、主ＬＥＤ平面光源１が取り付けられる取付プレート３と、胴部側面壁の外周面に複数の副ＬＥＤ平面光源２が取り付けられ且つ主ＬＥＤ平面光源１の導光手段としての角形導光板４と、取付プレート３の裏面に設けられるLED点灯用電源部（図示せず）と、ＬＥＤ平面光源１,２が発する熱を空間に放熱するヒートシンク（図示せず）と、取付プレート３の裏面に設けられる各電子機器を埃、塵等から保護する保護カバー５と、送電する電線部６と、商用電源端子に接続する商用電源接続部７とを具備して構成される。なお、電子機器において発生する熱量が大きく、ヒートシンクのみではその熱を外部に逃がすことが出来ない場合は、ヒートシンクの放熱を促進する冷却ファン（図示せず）を別途取り付ける。

主ＬＥＤ平面光源１および副ＬＥＤ平面光源２は、複数のＬＥＤ素子が平面的に実装されたＬＥＤ光源である。形状としては、本実施例では円状であるが、矩形状であっても良い。また、消費電力は、例えば３Ｗから１００Ｗである。

取付プレート３は、表面に主ＬＥＤ平面光源１および角形導光板４が取り付けられ、その裏面にはLED点灯用電源部、ヒートシンク及びファンが取り付けられている。また取付面は、熱伝導率の高い材料、例えばアルミ、銅又はこれらの合金によって作られている。また、主ＬＥＤ平面光源１からの光が好適に反射するようにその表面は鏡面仕上げが施されていることが望ましい。

角形導光板４は、四角柱体の胴部側面壁の下部が各面について折り返された構造を成して、主ＬＥＤ平面光源１を所定の方向へ案内する導光手段として機能する。また、角形導光板４は胴部側面壁の外周面が副ＬＥＤ平面光源２を取り付ける取付面としても機能する。従って、その外周面に副ＬＥＤ平面光源２を対称に取り付けることによって、副ＬＥＤ平面光源２からの光が主ＬＥＤ平面光源１が十分に照らすことが出来ない範囲を均一に照らすことが出来るようになる。更に、副ＬＥＤ平面光源２で発生する熱を空間へ放熱する放熱器としても機能するようになる。そのため、角形導光板４は、取付プレート３と同様に、熱伝導率の高い材料で作られていることが望ましい。また、ＬＥＤ平面光源の前方以外に放射された光がその表面で反射して前方を照らすことが出来るようにその表面は鏡面仕上げが施されていることが望ましい。

保護カバー５は、埃やゴミの堆積あるいは浮遊電荷の侵入を防止して機器の過加熱、機機器の誤動作、機器の短絡破壊を防止する。なお、冷却ファンが付いている場合は、ファンによる風流が機器の熱を外部に逃がすように、通風口が設けられていることが望ましい。

商用電源接続部７は、ソケット式またはネジ式の汎用電気コネクタである。

図２は、本考案の変形例に係るＬＥＤ照明装置２００を示す斜視説明図である。
このＬＥＤ照明装置２００は、副ＬＥＤ平面光源２の導光手段としての笠部８を備え、その他の構成については、上記ＬＥＤ照明装置１００と同じである。
この笠部８を設けることによって、副ＬＥＤ平面光源２からの光を所望の範囲に導光することが出来るようになる。

図３は、本考案のＬＥＤ照明装置の寸法例を示す説明図である。図３(a)は平面図であり、図３(b)は下面図である。なお、本寸法例は、光源として１３ＷのＬＥＤ平面光源５個を備える場合の寸法例である。
角形導光板４は、裾部の折り返し部（４ヶ所）は例えば厚さ2mm×幅95mm×奥行き20mmで、本体部は、例えば厚さ2mm×高さ20mm×幅95mm×奥行き95mmである。

取付プレート３は、厚さ2mm×φ240mmである。なお、上記寸法例は一例であり、各寸法値は、ＬＥＤ平面光源の消費電力、その個数、および他の電子機器の発熱量、使用温度等によって変わってくる。

また、上記角形導光板４は、四角柱体の胴部側面壁構造によって構成されているが、これに限らず、五角柱体等の多角柱体、又は四角錐体等の多角錐体あるいは円柱体又は円錐体の胴部側面壁構造によって構成されていても良い。

以上より、本考案のＬＥＤ照明装置によれば、取付プレート３の表面に取り付けられる主ＬＥＤ平面光源１および角形導光板４の胴部側面壁の外周面に取り付けられる副ＬＥＤ平面光源２によって広範囲のエリアを高照度で均一に照らすことが出来る。また、取付プレート３および角形導光板４は、放熱器としても機能するため、ヒートシンク（必要に応じ冷却ファンを含む）の放熱効果と相俟って、ＬＥＤ平面光源の消費電力が大きい場合であっても、ＬＥＤ素子自体の発熱を抑えてＬＥＤ素子に対する熱的負荷を小さくし、ＬＥＤ素子の寿命低下を防止することが可能となる。その結果、本考案のＬＥＤ照明装置は高寿命で所定の光度を維持することが出来るようになる。

本考案のＬＥＤ照明装置は、家庭用照明器具から業務用照明器具まで幅広く適用され得る。

１ 主ＬＥＤ平面光源
２ 副ＬＥＤ平面光源
３ 取付プレート
４ 角形導光板
５ 保護カバー
６ 電線部
７ 商用電源接続部
８ 笠部
１００,２００ ＬＥＤ照明装置

Claims (5)

1. １又は複数のＬＥＤ平面光源を取り付ける取付プレートと、該取付プレートに取り付けられ該ＬＥＤ平面光源の光束を所定の方向へ案内する導光手段と、交流電力をLED点灯用電力に変換する電源部と、前記ＬＥＤ平面光源を含む電子機器の熱を外部に放熱するヒートシンクとを備えて成るＬＥＤ照明装置であって、
   前記導光手段は、前記ＬＥＤ平面光源を囲む形態で多角柱体もしくは多角錐体又は円柱体もしくは円錐体の胴部側面壁によって構成され、該胴部側面壁の外周面に複数のＬＥＤ平面光源が別個に取り付けられていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
2. 前記取付プレート及び前記胴部側面壁は熱伝導率の高い材質から成る請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
3. 前記取付プレートの裏面には前記電子機器を冷却すると共に前記ヒートシンクの放熱を促進する冷却ファンを備える請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明装置。
4. 前記胴部側面壁に取り付ける前記ＬＥＤ平面光源の光束を所定の方向へ案内する笠部を備える請求項１から３の何れかに記載のＬＥＤ照明装置。
5. 商用電源端子に嵌合する接続部を備える請求項１から４の何れかに記載のＬＥＤ照明装置。

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