JP3163002U - 発光ダイオード照明管 - Google Patents

Abstract

【課題】屋外用照明装置に用いることができるモジュール化されたＬＥＤ照明管を提供すること。【解決手段】ＬＥＤ照明管における照明管筐体１０は、半円筒状をなし、内部に凹面プラットフォーム１８を有する。ＬＥＤ回路基板８０は、凹面プラットフォーム１８上に設置され、ＬＥＤチップを含む。放熱フィン４０は、照明管の軸線方向に垂直で、照明管筐体１０の外面に一体成形される大小サイズのフィンからなり、当該大小のサイズのフィンは、相互に平行で且つ交互に配置されている。２つの調整用スピンドル２５は、照明管筐体１０の両端に設置されている。調整用スピンドル２５が、照明管が搭載台座に取り付けられた後に調整用スピンドル２５の中心軸線に対して異なる角度で回転することができるように、調整用スピンドル２５の円周上に歯状部２０が設けられ、搭載台座に歯状部２０に対応する歯状部が設けられる。【選択図】図１Ａ

Description

本考案は、ＬＥＤ（発光ダイオード）照明管に関し、特に、街灯用照明装置又は屋外用照明装置に使用されるよう設計されたものに関する。

従来の街灯の多くは、水銀やハロゲンの照明装置が街灯柱の湾曲状上端部に装着されたものである。照明装置内には通常、１つ若しくはそれより多くのハロゲンランプ又は発光コンポーネントが設けられ、また、所望の照明を実現するために光源からの光を反射する反射シールドが設けられる。

従来の水銀やハロゲンなどのランプは一般に、ＬＥＤランプに比べ、基本的に消費電力が大きく、寿命が短い。

ＬＥＤの光ビームは従来の光源に比べ、集光されたものとして知られているが、最近までＬＥＤの輝度は非常に低かったため、その用途は、比較的低輝度で足りる信号灯、車のテールライト、又は装飾照明のみであったが、近年の青色発光ダイオードの発明やＬＥＤの急激な価格下落により、高輝度の白色ＬＥＤやそのアプリケーションの開発が進んだ。特に、省エネや二酸化炭素排出が世界的な大問題となっている今日では、各国政府が奨励していることもあり、今後はＬＥＤが白熱電球に代わって照明の主流となることが予想される。冷陰極と呼ばれるものやＬＥＤは白熱電球の発光原理と異なる。ＬＥＤは非常に省電力であり、適切な放熱であれば、その使用寿命は一般的に数万時間となる。これは、使用寿命が数百時間である白熱電球を大きく超えるだけでなく、省エネ電球の数千時間よりもはるかに長い。

従来の街灯用ＬＥＤ照明装置の多くは、印刷回路基板上に配置された数十個のＬＥＤチップを有するＬＥＤアレイを有するが、このように一体化されたＬＥＤ照明装置は、配光位置が決められた後でもなお、照明の死角が存在する。ところが、従来の照明装置自体は、角度を調整する機能を備えていない。また、ＬＥＤ照明装置全体のメンテナンスの際には、全体を取り外してから再び設置する必要があり、メンテナンスに極めて大きな不便をもたらしている。

上記に鑑み、本考案の目的は、屋外用照明装置に用いることができるモジュール化されたＬＥＤ照明管を提供することである。

本考案の照明管は、発光ダイオードを用いた照明管であって、半円筒状をなし、内部に凹面のプラットフォームを有する筐体と、前記プラットフォーム上に設置された、発光ダイオードチップを含む回路基板と、前記照明管の軸線方向に垂直で、前記筐体の外面に一体成形される、大小のサイズのフィンからなり、当該大小のサイズのフィンが相互に平行で且つ交互に配置されている放熱フィンと、前記筐体の両端に設置された２つの調整用スピンドルと、を含み、前記調整用スピンドルが、前記照明管が搭載台座に取り付けられた後に前記調整用スピンドルの中心軸線に対して異なる角度で回転することができるように、前記調整用スピンドルの円周上に歯状部が設けられ、前記搭載台座に前記歯状部に対応する歯状部が設けられる。

照明管とＬＥＤ回路基板の分解図 照明管の背面の一部分を示す図 照明管の斜視図 照明管の側面の一部分を示す図 大小の放熱フィンの配置を示す図 大中小の放熱フィンの配置を示す図 調整用スピンドル側から見た照明管を示す図

以下、図面を参照しながら説明する。本考案の実施の形態における説明は一例を示すことを目的としたものであり、本考案の請求の範囲を限定するものではない。例えば、ＬＥＤ回路基板におけるＬＥＤチップの配列方式は図示されたものに限らず、１列に複数個又は複数列に複数個配列することも可能であり、ＬＥＤチップ上にレンズを構築することもでき、いずれも当業者にとって変更可能である。実施の形態においては、１列であったり、又は２列であったりするが、これにより、照明管における各列の各ＬＥＤチップがいずれも良好な放熱条件を獲得できるようにすることができる。

図１Ａは、本考案の照明管筐体１０とＬＥＤ回路基板８０の分解図を示す。照明管筐体１０の背面は、ほぼ半円の円弧状の筒状体を呈している。ＬＥＤ回路基板８０上にはＬＥＤ１７を有し、ＬＥＤ回路基板８０を照明管筐体１０に取り付ける工程を簡素化し、ネジ１５がＬＥＤ回路基板８０の孔１５ａに挿通されて凹面プラットフォーム１８の対応するねじ孔１５ｂに固定される。その背面（照明管筐体１０内の凹面プラットフォーム１８と接触する面を指す）は金属板である。図１Ａに示すように、蝙蝠が両翼を広げたような形状の複数の放熱フィン４０は各々、照明管の軸方向Ｅ−Ｗに直交して分布している（例えば、照明管の長辺が水平方向の場合、放熱フィン４０自体は垂直方向であり、放熱フィン４０の隙間は水平方向に沿って分布する）。図１Ｂの照明管背面部分図を同時に参照すると、半円曲面上に放熱フィン４０が見て取れる。実施の形態において、放熱フィン４０は、全部が等しい大きさというわけではない。例えば、図１Ａ、図１Ｄ及び図１Ｅを参照すると、大放熱フィン４０Ａと小放熱フィン４０Ｂとが交錯して配列されている。大小が交錯して配列される放熱フィン４０は、２枚の隣接する大放熱フィン４０Ａ間の距離を密集しないようにできる。別の実施の形態においては、２枚の隣接する大放熱フィン４０Ａの間に、２枚の小放熱フィン４０Ｂを挟むこともでき、さらに別の実施の形態においては、図１Ｆに示すように、２枚の隣接する大放熱フィン４０Ａの間に、小放熱フィン４０Ｂと中放熱フィン４０Ｃとを挟むこともできる。上記の実施の形態のバリエーションは、２枚の隣接する放熱フィン４０の距離及び高さに応じて調整される。すなわち、放熱フィン４０が高くて密集している場合、２枚の隣接する大放熱フィン４０Ａ間の１〜２枚の小放熱フィン４０Ｂは、密集を改善することができるとともに、より良い熱対流を得られる利点がある。

上記の照明管の軸方向に垂直な放熱フィン４０における別の利点は、雨水や塵埃に対して最短の排出経路を提供することである。従来の照明管と比較して、放熱フィンの多くが長軸方向に平行であるため、放熱フィン間の溝に、雨水が残留しやすく、また、砂塵が堆積しやすい。砂塵は放熱に影響を与えるほかに、砂塵が遮蔽するエリアと遮蔽しないエリアとの間に電位差を生じさせ、各部品におけるガルバニック腐食の原因となる場合がある。本考案の照明管の放熱フィン４０は、垂直に配列される経路が短く、上記の問題を改善することができる。

照明管内部の凹面プラットフォーム１８の調整用スピンドル２５に近接する位置には、ＬＥＤ回路基板８０から外延する電源線３１を収納するように、斜面３８が設けられている。このため、電源線３１が斜面３８に埋まり、凹面プラットフォーム１８上に押し出されることはない。ちなみに、凹面プラットフォーム１８と、斜面３８と、放熱フィン４０とは一体成形されているため、溶接不要である。

放熱フィン４０が照明管の軸方向Ｅ−Ｗに垂直に分布する別の利点は、同じ体積で、同じ放熱フィン４０の高さ及び間隔であれば、本考案の分布する放熱フィン４０の総面積は、軸線に平行なもの（すなわち、照明管の長辺が水平方向の場合、放熱フィンも水平方向であるもの）より明らかに大きくなることである。大きい放熱面積とは、ＬＥＤの熱源が熱伝導方式や熱対流方式に関わらず、より良い放熱効果を発揮できることを意味する。

一実施の形態において、放熱フィン４０の厚さは０．２ｍｍ、幅は５０ｍｍ、間隔は２．８ｍｍであり、長さ３００ｍｍの半円筒状柱照明管の表面に直立しているが、同じ半円筒状の表面積に厚さ０．２ｍｍ、長さ３００ｍｍの放熱フィンが平行に配列されており、間隔も同じく２．８ｍｍの場合に比べ、放熱効果が数十パーセント大きい。

熱対流におけるニュートンの法則によると、Ｑ＝ｈＡ（Ｔ_ｓ−Ｔ_ｆ）となる。ここで、ｈは熱対流係数であり、熱対流係数は流体の物理的性質ではなく、接触面の幾何学形状、流体流動現象、流体の物理的性質などのパラメータの影響を受ける。すなわち、ｈと流体とは、層流、遷移流、旋回流によって現れるものに関する。ここで、流体とは空気を指す。この中で、旋回流の熱が提供できる熱伝導が最適で、遷移流がそれに続く。上述のように、本考案の放熱フィンは半円筒状表面に配列される縦横配列法であり、平面式のいずれの配列法及び同じく半円筒状表面に形成されるが長くなる配列法に比べ、高効率である。

屋外で使用される街灯用照明装置に対して、環境中で、夜間の冷気が街灯の放熱に必要な熱対流を提供することができる。このため、熱対流は熱伝導より重要であり、すなわち照明管を通過する気流をどのように十分に放熱フィンと回流させ、熱対流を行うかが重要である。本考案における前記放熱フィン４０（大小の放熱フィンを含む）の配列法は、小放熱フィンは放熱面積が少なくなるが、環境中の気流を照明管筐体１０の大小の放熱フィン４０Ａ、４０Ｂに入りやすくすることができる。また、ｈの値が良化する。また、放熱フィン４０は蝙蝠が両翼を広げたような形状を呈し、より良好な熱対流環境をさらに提供する。特に、図１Ｅに示すように、放熱フィン４０の中心線４１（両翼間）は低いため、照明管の上方の大気中の気流を各放熱フィン４０中に分散させて熱対流の効果を発揮することができる。

実験結果によると、本考案の照明管は、効果的にＬＥＤチップの温度を大きく下げることができ、特に微風の環境下で、ＬＥＤチップの温度を効果的に下げることができる。実験条件及び結果は表１の通りである。

図１Ａ及び図２を同時に参照すると、照明管筐体１０の両端には調整用スピンドル２５が設けられ、その中の１つには、ＬＥＤ回路基板の電源線が出られるように、矩形穴（丸角を有する矩形）が設けられ、その形状は漏水を防止するように、当該矩形穴を塞ぐようになっている。防水プラグ３０には別に出線孔が設けられ、電源線は当該出線孔を介して電源接続端子に接続される。別の一端の調整用スピンドル２５は密閉されており、調整用スピンドル２５の下向きの面には歯状部２０が設けられている。調整用スピンドル２５上の歯状部２０は照明装置（下向きの面）の照明管支持台座又は搭載台座の歯状部と係合することで、照明角度の調整を行うことができる。照明管筐体１０の角度が調整され決められた後、固定鉤及びねじで固定する。

本考案には以下の利点がある。
１）放熱フィンと照明管筐体とは一体成形されている。
２）放熱フィンは軸線に平行に長いものではなく、略半円筒状体で垂直に直立しており、雨水や砂塵が滞留しにくく、雨水によってきれいに流されやすくなる。また、より良好な熱対流条件を有する。
３）放熱フィンは蝙蝠が両翼を広げたような形状を呈し、その中心線は熱対流条件を提供する。
４）放熱フィンは大きいフィンと小さいフィンが順に配列されており、同じ大きさの放熱フィンよりも、良好な対流環境を提供することができる。
５）照明管は調整用スピンドル上の歯状部を用いて、照明装置の照明管の搭載台座上の複数の歯状部と係合し、相互に噛み合わせて位置決めすることで、当該照明管が随意に角度を調整できるようにする。
６）照明管本体はすでに標準モジュール化されており、従来の街灯の電球と同様に、照明を修理する場合に、故障した照明管を交換するのみでよい。

以上、具体的な実施の形態を用いて、本考案を詳細に説明した。上記実施の形態は例であり、本考案の範囲を限定するものではなく、当業者にとって、本考案の精神及び範囲を超えない範囲で適切な修正を行えることは自明である。

１０ 照明管筐体
１５ ねじ
１５ａ 孔
１５ｂ ねじ孔
１６ ワッシャ
１７ ＬＥＤ
１８ 凹面プラットフォーム
１９ 照明カバー
２０ 歯状部
２５ 調整用スピンドル
３０ 防水プラグ
３１ 電源線
３８ 斜面
４０ 放熱フィン
８０ ＬＥＤ回路基板

Claims (5)

1. 発光ダイオードを用いた照明管であって、
   半円筒状をなし、内部に凹面のプラットフォームを有する筐体と、
   前記プラットフォーム上に設置された、発光ダイオードチップを含む回路基板と、
   前記照明管の軸線方向に垂直で、前記筐体の外面に一体成形される、大小のサイズのフィンからなり、当該大小のサイズのフィンが相互に平行で且つ交互に配置されている放熱フィンと、
   前記筐体の両端に設置された２つの調整用スピンドルと、を含み、
   前記調整用スピンドルが、前記照明管が搭載台座に取り付けられた後に前記調整用スピンドルの中心軸線に対して異なる角度で回転することができるように、前記調整用スピンドルの円周上に歯状部が設けられ、前記搭載台座に前記歯状部に対応する歯状部が設けられる、
   照明管。
2. 前記放熱フィンの形状は、蝙蝠が両翼を広げたような形状であり、両翼形状の中心線を両翼よりも低くしている、請求項１に記載の照明管。
3. 防水プラグをさらに含み、
   前記２つの調整用スピンドルのうちの１つには、前記防水プラグに合うように第１の孔が設けられ、前記防水プラグには出線孔が設けられ、前記回路基板の電源線は前記出線孔を介して電源接続端子に接続される、請求項１に記載の照明管。
4. 前記歯状部は、円形の前記調整用スピンドル上に形成され、前記照明管を位置決めでき、回転角度を調整できる、請求項１に記載の照明管。
5. 前記プラットフォームの第１の孔に近接する位置に、前記第１の孔を介して外に向かって端子に接続する前記回路基板の電源線を収納するための、傾斜した凹溝面が設けられる、請求項１に記載の照明管。
   

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