JP3170758U - 温度調節機能付きｌｅｄ放熱モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤユニットから発生する熱エネルギーを効率良く放熱してＬＥＤユニットを一定な温度に制御すること、異なる効率のＬＥＤユニットに適用した際にはそのＬＥＤユニットに最適な風量を供給する温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールを提供する。【解決手段】温度超音波調整機能付きＬＥＤ放熱モジュールは、ファン２０と、ＬＥＤユニットに配置される吸熱部２２１及びファン２０が接合される放熱部２２２を備える放熱ユニット２２を備える。さらに、放熱部２２２に設置され、ＬＥＤユニットに電気に接続されてＬＥＤユニットの温度を検出してセンサー信号を発信するセンサーユニット２３と、放熱ユニット２２に設置され、ファン２０及びセンサーユニット２３にそれぞれ電気的に接続され、受信したセンサー信号に基づいて演算処理を行って、演算結果に対応するコントロール信号を発信してファン２０の回転速度を制御するコントローラー２５と、を具備する。【選択図】図４

Description

本考案は、ＬＥＤ放熱モジュールに関するもので、特に、ファンを備える温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールに係わる。

発光ダイオード(Light Emitting Diode，以下ＬＥＤと略記する)の製作技術の継続的向上、及び環保環境保護エネルギー節減の課題が高まるに従い、ＬＥＤは、各種の異なる照明において広く応用されるようになっている。

ＬＥＤは、発光時、極めて高い熱エネルギーを発生する。そして、ＬＥＤは、発生するこれら熱エネルギーが効率的に排除されないと、熱エネルギーが局部（即ち発光部付近）に累積されて温度が上がり、製品全体若しくは部品の一部に不具合が生じて、正常運転と寿命に悪影響を及ぼすおそれがあった。そのため、ＬＥＤの放熱不良問題を改善するため、ＬＥＤ放熱モジュールが開発されている。

例えば、図１、２に示す従来のＬＥＤ放熱モジュールは、複数の放熱フィンで構成される放熱器１０、ファン１２及び掛合部１３を備えて構成されている。掛合部１３は、放熱器１０の外側に形成されている。放熱器１０は、吸熱部１０１、放熱部１０２及び複数の固定部１０３を備えている。吸熱部１０１は、相対するＬＥＤユニット１５と相互に合わせて設置されている。放熱部１０２は、ファン１２に向かい合って配置されている。ファン１２は、放熱器１０の放熱部１０２に対して強制的に放熱するのに用いられる。

これら固定部１０３は、放熱器１０の例えば四隅に形成され、且つ複数の穿孔１０３１を備えている。これら穿孔１０３１は、ファン１２に設置された複数の通孔１２１に対応している。そして、放熱器１０とファン１２とは、複数のネジ部品１６を前述の通孔１２１及び穿孔１０３１にネジ止めによって互いに結合固定して、前述したＬＥＤ放熱モジュールとして構成される。

このように構成されたＬＥＤ放熱モジュールにおいては、ＬＥＤユニット１５のＬＥＤ１５１が発光して熱エネルギーを発生させた時、該放熱器１０の吸熱部１０１がＬＥＤユニット１５の熱エネルギーを吸熱し、放熱部１０２へ伝導する。伝導された熱は、放熱部１０２によって放射方式で熱エネルギーを外部に拡散放熱されると同時に、ファン１２によって発生する流体の流れによって放熱部１０２から強制的に放熱される。
また、特許文献１には光源装置及び画像読取装置が開示されている。

特開２００１−３４６００２号公報

しかしながら、図１、図２に示したＬＥＤ放熱モジュールは、放熱器１０及びファン１２によって放熱することを目的としており、ファン１２の回転速度が固定されている。つまり、ファン１２の回転によって発生する風量は一定である。このため、ＬＥＤユニット１５のＬＥＤ１５１から長時間に渡って極めて高い熱エネルギーが発生された場合、ＬＥＤユニット１５の温度上昇に合わせてファン１２の風量を増大させることは困難であった。つまり、放熱部１０２に伝導された熱量に対して十分な風量を供給して強制的に放熱することができないため、ＬＥＤユニット１５が発する熱エネルギーをスピーディに取り除いて温度上昇を防止することができなかった。この結果、ＬＥＤユニット１５の寿命が縮まる不具合、照度が低下する不具合、更には過熱によって例えば電気的接続部の焼き切れ等の不具合当が発生するおそれがあった。

また、図１、図２に示したＬＥＤ放熱モジュールのファン１２は、ＬＥＤユニット１５に対して一定の風量を提供するため、このＬＥＤ放熱モジュールを異なる効率のＬＥＤユニットに適用する場合に不具合が生じるおそれがある。

本考案の目的は、ＬＥＤユニットから発生する熱エネルギーを効率良く放熱してＬＥＤユニットを予め定めた温度で一定になるように制御することが可能で、異なる効率のＬＥＤユニットに適用した際にはそのＬＥＤユニットに最適な風量を供給してＬＥＤユニットで発生した熱エネルギーの放熱を行える温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールを提供することにある。

本考案の一態様の温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールは、ＬＥＤユニットの発する熱を放熱する温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールであって、
少なくとも１つのファンと、前記ＬＥＤユニットに相対して重ね合わせて配置される吸熱部及び前記ファンが結合される放熱部を備える放熱ユニットと、前記放熱ユニットの放熱部に設置され、且つ該ＬＥＤユニットと電気に接続されて当該ＬＥＤユニットの温度を検出してセンサー信号を発信するセンサーユニットと、前記放熱ユニットの一方側に設置され、前記ファン及び前記センサーユニットにそれぞれ電気的に接続され、受信したセンサー信号に基づいて演算処理を行う演算部を有し、前記演算部の演算結果に対応するコントロール信号を該ファンに発信して当該ファンの回転速度を制御するコントローラーと、を具備している。

本考案の温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールは、ＬＥＤユニットから発生する熱エネルギーを効率良く放熱してＬＥＤユニットを予め定めた温度で一定になるように制御することが可能で、異なる効率のＬＥＤユニットに適用した際にはそのＬＥＤユニットに最適な風量を供給してＬＥＤユニットで発生した熱エネルギーの放熱を行える温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールを実現できる。

従来のＬＥＤ放熱モジュールをファン側から見たときの構成を説明する斜視図である。 従来のＬＥＤ放熱モジュールをＬＥＤユニット側から見たときの構成を説明する斜視図である。 本考案の第一実施例に係る温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールの構成を説明するブロック図である。 本考案の第一実施例に係る温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールをファン側から見たときの構成を説明する斜視図である。 本考案の第一実施例に係る温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールをＬＥＤユニットを含めて見たときの構成を説明する斜視図である。 本考案の第二実施例に係る積載部を備える温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールをファン側から見たときの構成を説明する斜視図である。 本考案の第二実施例に係る積載部を備える温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールをＬＥＤユニットを含めて見たときの構成を説明する斜視図である。 本考案の第三実施例に係る温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールの他の構成を説明するブロック図である。

以下、本校案の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（実施例１）
図３−図５を参照して本考案の温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールを説明する。
図３−図５に示すように温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールは、ファン２０、放熱ユニット２２、センサーユニット２３及びコントローラー２５と、を備えて構成されている。

放熱ユニット２２は、アルミ搾り出し型放熱器、または放熱フィン組である。
本実施例において、放熱ユニット２２は、アルミ搾り出し型放熱器で説明するが、放熱ユニット２２はこれに限定されるものではない。

図４及び図５に示すように放熱ユニット２２は、吸熱部２２１及び放熱部２２２を備えている。吸熱部２２１は、ＬＥＤユニット２６に相対し重ね合わせて配置される。吸熱部２２１は、ＬＥＤユニット２６から発生する熱エネルギーを吸熱し、放熱部２２２へ伝導する。放熱部２２２の予め定めた位置にはファン２０が結合されている。ファン２０は、駆動されることによって流体の流れ（ここでは、空気の流れ）気流によって放熱部２２２に伝導された熱を強制的に放熱する。

なお、ファン２０は、本実施例において１つであるが複数のファン２０を放熱部２２２に結合させるようにしてもよい。また、ＬＥＤユニット２６の予め定めた部位には例えば複数のＬＥＤ２６１が設けられている。

図３、４に示すようにセンサーユニット２３は、サーミスタである。しかし、センサーユニット２３は、サーミスタに限定されるものではなく、熱双極子またはセンサーチップ等であっても良い。なお、具体的に実施する時、センサーユニット２３を用いて、該ＬＥＤユニット２６の温度を検出することを先に述べておく。

本実施例において、センサーユニット２３は、放熱部２２２上の予め定めた位置に設置される。センサーユニット２３は、ＬＥＤユニット２６と電気的に接続されており、該ＬＥＤユニット２６の温度を検出する。センサーユニット２３は、検出結果をセンサー信号として該コントローラー２５に発信する。

コントローラー２５は、放熱ユニット２２の一方側に設置される。本実施例においてコントローラー２５は、放熱部２２２上に設置されて、該ファン２０に隣設している。

コントローラー２５は、ファン２０と電気的に接続されると共に、センサーユニット２３と電気的に接続されている。コントローラー２５は、受信したセンサー信号に基づいて演算処理する演算部（不図示）を備える。コントローラー２５は、演算部の演算結果に対応する制御信号をコントロール信号としてファン２０に発信する。ファン２０は、コントローラー２５から発信されたコントロール信号に基づいて回転速度が制御される。つまり、該コントローラー２５は、受信したセンサー信号からＬＥＤユニット２６の現在温度を検知して演算処理を行い、現在温度に最適なコントロール信号を生成し、そのコントロール信号をファン２０に伝送して回転速度の制御調整を行う。

このように、本考案の温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールのコントローラー２５は、センサーユニット２３から発信されるセンサー信号に基づいてファン２０の回転速度を制御して風量の強弱を行う。この結果、ファン２０は、ＬＥＤユニット２６の温度変化、即ち、温度上昇または温度下降にそれぞれ合わせて相対する風量を即座に提供して、良好な放熱效果を実現することができる。

上述した本考案実施の温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールにおいて、コントローラー２５は、ＬＥＤユニット２６の温度を一定温度に制御する。そのため、コントローラー２５は、受信したセンサー信号とコントローラー２５内の図示しない記憶部に予め登録されている温度範囲値(例としてＬＥＤユニット２６の設定温度範囲を８４度−８６度とする)とを比較演算する。

そして、例えば、コントローラー２５が、受信したセンサー信号からＬＥＤユニット２６の温度が８６度より高いことを検知した場合、コントローラー２５は、ファン２０を高速回転させるコントロール信号を生成してファン２０に伝送する。この結果、ファン２０が高速回転されて、ファン２０が発生する風量による放熱部２２２の強制放熱を迅速に高める。すると、ＬＥＤユニット２６の熱エネルギーは、ファン２０によって放熱されて低温に変化した放熱部２２２へ伝導され、ＬＥＤユニット２６の温度が予め設定した温度範囲内に下げられて、恒温効果を達成する。

なお、ユーザーは、温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールによる放熱を具体的に実施する時、先ず、それぞれで異なるＬＥＤユニット２６の効率と変更したい温度範囲値とを考慮設定した上で、該コントローラー２５から出力されるコントロール信号によって制御するファン２０の風量の多寡を制御調整する。

この構成によれば、図４、５に示すＬＥＤユニット２６が熱エネルギーを発した時、放熱ユニット２２の吸熱部２２１は、熱エネルギーを吸熱して放熱部２２２へ伝導する。ここで、放熱部２２２は、吸熱部２２１から伝導された熱エネルギーを外部の空気との熱交換で放熱する。このとき、センサーユニット２３は、ＬＥＤユニット２６の温度を検出し、その検出結果をセンサー信号としてコントローラー２５へ発信し続ける。コントローラー２５は、受信したセンサー信号に基づいて演算処理を行う。その後、コントローラー２５は、コントロール信号をファン２０へ伝送する。この結果、ファン２０からコントロール信号に相当する風量を発生させて、放熱部２２２に対して強制放熱を行うことで、良好な放熱及び恒温効果を達成することができる。

（実施例２）
図６及び図７は、本考案の第二実施例に係る温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールの構成を説明する斜視図である。図６、図７に示す第二実施例の温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールの構成及びその作用、効果は、前述した第一実施例とほとんど同様であるため、ここでは異なる部分のみ説明を行う。

図６及び図７に示すように本実施例の温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールにおいては、放熱ユニット２２とファン２０との間に積載部２７が配設されている。積載部２７の一方側は、相対する該放熱部２２２と相互に嵌合して固定されている。積載部２７の他方側には、該ファン２０、コントローラー２５及びセンサーユニット２３が予め定めた位置に配設されている。

積載部２７は、他方側に複数の支持部品２７１を備えている。複数の支持部品２７１同士の間には流道空間２７３が形成されている。流道空間２７３は、ファン２０から流れ出た流体を放熱部２２２へ導き、放熱部２２２を強制放熱する。

（実施例３）
図８は、本考案の第三実施形態に係る温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールの構成を説明するブロック図である。図８に示す第三実施例の温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールの構成及びその作用、効果は前述した第一実施例とほとんど同様であるため、ここでは異なる部分のみ説明を行う。

図８に示すように本実施例の温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールにおいては、更に電源供給ユニット２８を備えている。電源供給ユニット２８は、コントローラー２５及びファン２０にそれぞれ電気的に接続されている。電源供給ユニット２８は、コントローラー２５からファン２０に発信するコントロール信号とは別のコントロール信号を受信してファン２０の電源の切替を制御する。
ここで、コントローラー２５からファン２０に発信されるコントロール信号を第１信号、コントローラー２５から電源供給ユニット２８に発信されるコントロール信号を第２信号と記載する。

本実施例において、コントローラー２５がＬＥＤユニット２６の温度を設定温度範囲値より低いと検知した場合、コントローラー２５から電源供給ユニット２８に発信される第２信号に基づいて、電源供給ユニット２８はファン２０への電源の切替を行ってファン２０の回転を停止状態にする。

一方、コントローラー２５がＬＥＤユニット２６の温度が設定温度範囲値よりも高いと検知した場合、コントローラー２５から電源供給ユニット２８に発信される第２信号によって、電源供給ユニット２８はファン２０への電源の切替を行ってファン２０を運転状態にする。

この構成によれば、ＬＥＤユニット２６の温度が設定温度範囲値より低い場合、コントローラー２５から電源供給ユニット２８に送信される第２信号に基づいてファン２０の回転を停止させて節電効果を得ることができる。

本考案は、以上で述べた実施例に限定されるものではなく、考案の要旨を逸脱しない範囲で種々変形、組合せ等実施可能である。

１０…放熱器
１２…ファン
１３…掛合部
１５…ＬＥＤユニット
１６…ネジ部品
２０…ファン
２２…放熱ユニット
２３…センサーユニット
２５…コントローラー
２６…ＬＥＤユニット
２７…積載部
２８…電源供給ユニット
１０１…吸熱部
１０２…放熱部
１０３…固定部
１２１…通孔
１５１…ＬＥＤ
２２１…吸熱部
２２２…放熱部
２６１…ＬＥＤ
２７１…支持部品
２７３…流道空間
１０３１…穿孔

Claims (6)

1. ＬＥＤユニットの発する熱を放熱する温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールにおいて、
   少なくとも１つのファンと、
   前記ＬＥＤユニットに相対して重ね合わせて配置される吸熱部及び前記ファンが結合される放熱部を備える放熱ユニットと、
   前記放熱ユニットの放熱部に設置され、且つ該ＬＥＤユニットと電気に接続されて当該ＬＥＤユニットの温度を検出してセンサー信号を発信するセンサーユニットと、
   前記放熱ユニットの一方側に設置され、前記ファン及び前記センサーユニットにそれぞれ電気的に接続され、受信したセンサー信号に基づいて演算処理を行う演算部を有し、前記演算部の演算結果に対応するコントロール信号を該ファンに発信して当該ファンの回転速度を制御するコントローラーと、
   を具備することを特徴とする温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュール。
2. 前記温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールは、更に、電源供給ユニットを備え、
   前記電源供給ユニットは、前述コントローラー及び前記ファンにそれぞれ電気的に接続され、該コントローラーから発信される第２信号に基づいて当該ファンを停止状態または動作状態に切替制御することを特徴とする請求項１に記載の温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュール。
3. 前記温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュールは、更に、前記放熱ユニットと前記ファンとの間に、積載部を備え、
   前記積載部の一方側は、相対する該放熱部と相互に嵌合し、該積載部の他方側には該ファン、コントローラー及びセンサーユニットが配設されることを特徴とする請求項１に記載の温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュール。
4. 前記積載部は、複数の支持部品を備え、
   前記複数の支持部品同士の間に前記ファンから流出した流体を放熱部へ導く流道空間を形成したことを特徴とする請求項３に記載の温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュール。
5. 前記センサーユニットは、サーミスタ、熱双極子、或いはセンサーチップのうちの何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載の温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュール。
6. 前記放熱ユニットは、アルミ搾り出し型放熱器または放熱フィン組であることを特徴とする請求項１に記載の温度調節機能付きＬＥＤ放熱モジュール。

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