JP5123862B2 - Two-dimensional lighting device - Google Patents

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Description

本発明は、周辺フレームと、照射開口部と、発光ダイオードが少なくとも部分的に装着されているベースプレートと、を有する中空の光導体の形状である発光チャンバを備えた表面照明装置に関連する。 The present invention comprises a peripheral frame, an irradiation opening, light-emitting diode is associated with a surface lighting device including a light emitting chamber is in the shape of a hollow optical member having a base plate which is at least partially mounted.

発光ダイオード又はLEDと呼ばれる発光手段は、表面全体に均一な光を発し、また比較的大きな設計形状で用いることができる平らなスポットライトを生産できる可能性をもたらす。当該スポットライトは、「ソフトライト」、「フィルライト」の名称を有する表面照明装置、又は車及び階段の吹き抜けなどの狭い場所において、例えばイベントやステージ照明において光の壁を構築するために映画用カメラ又はビデオカメラの直ぐ傍に位置するポートレート照明器具のような専門的な照明の全ての領域における反射ランプの形状である。   Light-emitting means, called light-emitting diodes or LEDs, give the possibility of producing a flat spotlight that emits uniform light over the entire surface and can be used in relatively large design shapes. The spotlights are used for movie lighting to build light walls, for example in events and stage lighting, in surface lighting devices with the names "soft light", "fill light", or in narrow spaces such as cars and stairwells The shape of the reflective lamp in all areas of professional lighting, such as portrait luminaires located right next to the camera or video camera.

前記照明手段のような発光ダイオードを有する表面照明装置は異なる設計を有する。第1の設計において、多くの発光ダイオードが中空の光導体の形状である発光チャンバのベースプレート上に配置されており、発光チャンバは反射壁と拡散透過カバーとを有する。発光ダイオードは、発光チャンバのベースプレート上の半球へと放射し、それらによって発せられた光は拡散するよう複数回反射され、大きな半分のピークの拡散を備える表面照明装置から浮かび上がる。ここで用いられている発光ダイオードは「均等拡散」、「バットウィング」又は「側部照射」拡散特性などの異なる拡散特性を有することができ、例えば特に側部照射発光ダイオードを用いた場合には、物理的に低い高さの表面照明装置を実現することができる。 Surface illumination devices having light emitting diodes such as the illumination means have different designs. In the first design, are arranged in a number of light emitting diodes on the base plate of the light emitting chamber is in the shape of a hollow optical element, the light emitting chamber has a diffuse transmission cover and the reflective wall. The light emitting diodes radiate to a hemisphere on the base plate of the light emitting chamber, and the light emitted by them is reflected multiple times to diffuse and emerge from a surface illuminator with a large half-peak diffusion. The light-emitting diodes used here can have different diffusion characteristics such as “uniform diffusion”, “batwing” or “side-illumination” diffusion characteristics, especially when using side-illuminated light-emitting diodes, for example. A surface illumination device with a physically low height can be realized.

別の設計においては、発光チャンバのベースプレート上に配置されている側部照射性を有する多数の発光ダイオードによって発光ダイオードを取り囲んでいる中実の光導体、例えばアクリルブロックに光が照射されることで、光混合が中実の光導体内で起こる。 In another design, solid optical body surrounding the light emitting diode by a number of light-emitting diode having a lateral illumination of which is arranged on the base plate of the emission chamber, for example by light in acrylic blocks is irradiated , light mixing occurs in the optical body of the solid.

別の設計においては、多数の発光ダイオードがハウジングのフレームの内端に配置されており、結果的に、発光ダイオードによって発せられた光が中空のチャンバ、又は特に中実の光導体へと内側に向かって放射される。 In another design, it is arranged at the inner end of the plurality of light emitting diodes of the housing frame, as a result, light hollow chamber emitted by the light emitting diode, or in particular on the inside to the solid optical body Radiated towards.

DE20 2004 016 637 U1は取り付け具を備えた照明装置を開示しており、複数の発光ダイオードと制御装置とがその上に配置されており、照明装置の稼働状態が調節される。特に白光を発し、「ゴールデンドラゴン(Golden Dragon)」発光ダイオードと呼ばれる少なくとも20lm/Wの光学効率を有する高出力の発光ダイオードが前記発光ダイオードとして用いられる。周囲の明度を測定し、発光ダイオードの明度を制御する光センサを備えたドライブエレクトロニクスが、前記制御装置として用いられる。   DE 20 2004 016 637 U1 discloses an illuminating device with a fixture, on which a plurality of light emitting diodes and a control device are arranged, and the operating state of the illuminating device is adjusted. In particular, a high-power light-emitting diode that emits white light and has an optical efficiency of at least 20 lm / W, called a “Golden Dragon” light-emitting diode, is used as said light-emitting diode. Drive electronics equipped with an optical sensor that measures the brightness of the surroundings and controls the brightness of the light-emitting diode is used as the control device.

表面照明装置における前記照明装置の使用は、発光ダイオードと共に制御装置がマウント上に配置されており、結果的に照明装置の発光領域を減少させる欠点を有する。   The use of the illuminating device in a surface illuminating device has the disadvantage that the control device is arranged on the mount together with the light-emitting diode, resulting in a reduction of the light emitting area of the illuminating device.

また、しかしながら上述の別の設計は、発光ダイオードを稼動させるために必要な制御エレクトロニクスが発光チャンバの外側に設置される必要があり、結果的に、光を発しない領域をできる限り小さく保つために発光ダイオードの真下に制御エレクトロニクスを配置する必要があるため、又は平らなデザインを提供するために発光ダイオードがハウジングフレーム内に配置される必要があるが、表面照明装置の比較的大きな発光しない端をもたらすために、発光ダイオードの助けによって物理的高さの低い表面照明装置を生じる利点が制限されるという欠点も有する。   In addition, however, the other design described above requires that the control electronics required to operate the light emitting diodes be installed outside the light emitting chamber, and consequently, to keep the light emitting area as small as possible. Because the control electronics need to be placed directly under the light emitting diode, or the light emitting diode needs to be placed in the housing frame to provide a flat design, the relatively large non-lighting end of the surface lighting device In order to provide, it also has the disadvantage that the advantage of producing a surface illumination device with low physical height is limited with the help of light emitting diodes.

物理的に低い高さを有し、同時に可能な限り大きな発光領域を有する表面照明装置の生産における更なる問題点は、永続的に安定した稼働のためには発光ダイオードから発せられる熱が確実に発散される必要があるという事からなる。これは特に、光学発光部材を包含する熱可塑性部材に埋め込まれた高出力発光ダイオードの場合に当てはまる。   A further problem in the production of surface illuminators with a physically low height and at the same time the largest possible light emitting area is that the heat generated from the light emitting diodes is ensured for a permanent and stable operation. It needs to be emitted. This is especially true in the case of high power light emitting diodes embedded in thermoplastic members including optical light emitting members.

本発明の目的は、可能な限り低い物理的高さを有し、可能な限り大きな発光領域を有する発光ダイオードを包含し、発光ダイオード及び発光ダイオードを稼働させる制御エレクトロニクスの最適な冷却のための可能な前提条件を作り出す表面照明装置を明らかにすることである。   The object of the present invention includes light emitting diodes having the lowest possible physical height and having as large a light emitting area as possible, enabling the optimum cooling of the light emitting diodes and the control electronics operating the light emitting diodes It is to clarify the surface illuminator that creates the necessary preconditions.

この目的は、請求項1の特徴によって実現される。
ドイツ連邦共和国実用新案登録公報第20 2004 016 637号明細書
This object is achieved by the features of claim 1.
German Utility Model Registration Gazette No. 20 2004 016 637

本発明による解決法は、最小の物理的高さと最大の発光領域とを有する表面照明装置を提供し、表面照明装置の照明手段として用いられる発光ダイオード及び発光ダイオードを稼動するための制御エレクトロニクスの最適な冷却のための前提設計条件を提供することである。   The solution according to the invention provides a surface illuminator with a minimum physical height and a maximum light emitting area, and is suitable for light emitting diodes used as illumination means for surface illuminators and control electronics for operating the light emitting diodes. Is to provide preconditions for proper cooling.

本発明による解決法は、ベースプレート上に多数の発光ダイオードを配置する考えに基づいており、その最大の発光はベースプレートと平行、すなわち水平、又は水平な基板若しくはベースプレートに対して例えば20°の鋭角に向けられている。   The solution according to the invention is based on the idea of arranging a number of light emitting diodes on a base plate, the maximum light emission of which is parallel to the base plate, i.e. horizontal, or at an acute angle of eg 20 ° with respect to a horizontal substrate or base plate. Is directed.

発光チャンバは拡散して反射する中空の光導体の形状であり、結果的に均一な光分布を生じる可能な限り大きな照明領域を実現するために、可能な限り低い発光チャンバの物理的な高さの場合でさえ最適な光分布が保証されることが好ましい。 Emitting chamber is in the form of a hollow optical member for reflecting diffused, in order to realize a large illumination area as possible to produce results in uniform light distribution, the physical height of the low luminous chamber as possible Even in this case, it is preferable that an optimal light distribution is ensured.

本発明の好適な実施形態においては、その最大の発光が水平、すなわちそれらの形状の結果としてベースプレートに対して平行に向けられており、又は水平な基板若しくはベースプレートに対して鋭角に傾いている側部照射LEDが、発光ダイオードとして用いられる。   In a preferred embodiment of the invention, the maximum light emission is horizontal, i.e. oriented parallel to the base plate as a result of their shape, or the side inclined at an acute angle to the horizontal substrate or base plate. Partially illuminated LEDs are used as light emitting diodes.

さらに、その傾斜及び湾曲が、発光チャンバの反射領域の大きさが減少するにもかかわらず、非常に優れた光及び色の分布の結果であるように設定されている傾斜面は、周辺フレームと発光チャンバのベースプレートとの間に配置可能になっている。   In addition, the inclined surface, whose slope and curvature is set to be the result of a very good light and color distribution, despite the reduction in the size of the reflective area of the light emitting chamber, It can be disposed between the base plate of the light emitting chamber.

特に、発光チャンバ中に配置された傾斜面と共に水平に発光する発光ダイオードを使用する結果、非常に良い光及び色の分布が実現される。   In particular, the use of light emitting diodes that emit horizontally with an inclined surface disposed in the light emitting chamber results in a very good light and color distribution.

改善した光分布を実現するために、傾斜面は凹状若しくは凸状及び/又は波上若しくはひだ状に曲げられることができる。   In order to achieve an improved light distribution, the inclined surface can be bent or convex and / or waved or pleated.

周辺フレームとベースプレートとの間に配置されている傾斜面を備えた本発明による表面照明装置の発光チャンバの設計形状は、発光ダイオードを稼働するための制御エレクトロニクスを傾斜面の真下、及び特に傾斜面、ベースプレート及び周辺フレームによって形成される空洞に配置可能にし、結果的に、発光又は光反射のために用いられる領域が塞がれることなく、それ故に発光しない領域が生じることも無い。さらにそれによって、制御エレクトロニクス及び発光ダイオードの最適な冷却のための前提条件は保証される。   The design shape of the light emitting chamber of the surface lighting device according to the present invention with an inclined surface arranged between the peripheral frame and the base plate allows the control electronics for operating the light emitting diode to be directly below the inclined surface, and in particular the inclined surface. Can be placed in the cavity formed by the base plate and the peripheral frame, and as a result, the area used for light emission or light reflection is not blocked, and therefore no non-light emitting area is created. In addition, the prerequisites for optimal cooling of the control electronics and the light-emitting diode are thereby ensured.

特に発光ダイオードの冷却は、例えばメタルコアまたはセラミック基板などの高熱伝導性の基板に発光ダイオードが装着されており、基板はヒートシンクに直接固定されているという事によって実現される。   In particular, the cooling of the light emitting diode is realized by mounting the light emitting diode on a highly heat conductive substrate such as a metal core or a ceramic substrate, and the substrate is directly fixed to the heat sink.

或いは、あらゆる所望のプリント配線板材料からなる基板に発光ダイオードが装着されており、その下に開口又は穴があり、指の形状であるヒートシンクの部分がベースプレート若しくは発光ダイオードの冷却面まで直接通っており、又はベースプレート若しくは発光ダイオードの冷却面に高熱伝導的に連結されている。   Alternatively, a light emitting diode is mounted on a substrate made of any desired printed wiring board material, and there is an opening or hole below it, and the heat sink part that is in the shape of a finger passes directly to the base plate or the cooling surface of the light emitting diode. Or connected to the cooling surface of the base plate or the light emitting diode with high thermal conductivity.

発光チャンバに発光ダイオードをこのように装着することは、高出力発光ダイオードにでさえ最適な冷却を保証し、結果的に、最大の発光効率のための可能な限り高い装着密度でさえ可能になる。   This mounting of light emitting diodes in the light emitting chamber ensures optimal cooling even for high power light emitting diodes, and consequently allows even the highest possible mounting density for maximum luminous efficiency. .

費用効率の良い製造に関する更なる利点及び発光ダイオードの冷却面の単純な電気絶縁の可能性を提供する別の代替形態は、窪みがヒートシンクの前記面に設けられており、前記面は発光ダイオードに面しており、ボルトは窪みに挿入されており且つベースプレート又は発光ダイオードの冷却面に熱伝導的に連結されており、ボルトはヒートシンクの窪みに押圧されており、且つ金属、好ましくは通常は銅であるアルミニウムより高い熱伝導性を有する金属を有することによって特徴付けられる。   Another alternative that provides further advantages with respect to cost-effective manufacturing and the possibility of simple electrical insulation of the cooling surface of the light-emitting diode is that a recess is provided in the surface of the heat sink, said surface being on the light-emitting diode. The bolt is inserted into the recess and is thermally conductively connected to the base plate or the cooling surface of the light emitting diode, the bolt is pressed against the recess of the heat sink, and the metal, preferably copper It is characterized by having a metal with higher thermal conductivity than aluminum, which is

電気絶縁が必要な場合、特に発光ダイオードの冷却面と陽極又は陰極との間の導電性接続の場合には、これは電気的に絶縁する層によってなされるが、高熱伝導性材料が基板とヒートシンクとの間又は発光ダイオードと基板との間、特に発光ダイオードの冷却面と開口を通って突き出るヒートシンクの部分、若しくはボルトとの間に挿入されている。これらの層は例えばワニスなどの溶射、蒸着、又はプリント保護層、又はいわゆる「熱伝導性パッド」又は「熱伝導性接着剤」であろう。   When electrical insulation is required, especially in the case of conductive connections between the cooling surface of the light emitting diode and the anode or cathode, this is done by an electrically insulating layer, but the highly thermally conductive material is used between the substrate and the heat sink. Or between the light emitting diode and the substrate, in particular between the cooling surface of the light emitting diode and the part of the heat sink protruding through the opening, or the bolt. These layers may be sprayed, e.g. varnished, or printed protective layers, or so-called "thermally conductive pads" or "thermally conductive adhesives".

ベースプレート又は発光ダイオードの冷却面と、ヒートシンクの窪みに挿入されたボルトとの間の接続の場合においては、非常に高い熱伝導性及び電気絶縁セラミックを有するボルトが使用可能である。   In the case of a connection between the cooling surface of the base plate or the light emitting diode and the bolt inserted in the recess of the heat sink, a bolt with a very high thermal conductivity and an electrically insulating ceramic can be used.

発光チャンバ、特に発光ダイオードを保護するために、及び発せられる光をより均一にするために、照射開口部には例えば透明な覆い、曇りガラス、又はレンズなどの形状である光透過性の覆いを設ける事ができる。   In order to protect the light emitting chamber, in particular the light emitting diode, and to make the emitted light more uniform, the irradiation opening is provided with a light transmissive covering, for example in the form of a transparent covering, frosted glass, or lens. Can be provided.

発明の主題及び本発明による表面照明装置の更なる特徴及び利点は、例である実施形態を参照して説明される。   The subject matter of the invention and further features and advantages of the surface illumination device according to the invention will be explained with reference to exemplary embodiments.

模式的な斜視図、平面図、及び長手方向の断面図として図1から3に図示される表面照明装置は、中空の光導体の形状である発光チャンバ1と、発光チャンバ1の中に予め決めることができる分布パターンに基づいて配置されている複数の発光ダイオード2とを有する。発光チャンバ1は周辺フレーム11とベースプレート12とを有しており、ベースプレート上に発光ダイオード2を備えた基板3が配置されており、それらの発光光学部材と共に発光チャンバ1の照射開口部10が配置されている。ベースプレート12の端部及びベースプレート12に隣接する周辺フレーム11の領域は傾斜面13によって橋渡しされており、結果的に空洞14が周辺フレーム11の低い部分、ベースプレート12の端部及び傾斜面13の間に形成されている。 Schematic perspective view, a plan view, and a surface illumination device illustrated in FIGS. 1 to 3 as a longitudinal cross-sectional view includes a light emitting chamber 1 is in the shape of a hollow optical member, predeterminable in emission chamber 1 And a plurality of light emitting diodes 2 arranged based on a distribution pattern that can be. The light emitting chamber 1 includes a peripheral frame 11 and a base plate 12, and a substrate 3 having a light emitting diode 2 is disposed on the base plate, and an irradiation opening 10 of the light emitting chamber 1 is disposed together with the light emitting optical members. Has been. The end of the base plate 12 and the area of the peripheral frame 11 adjacent to the base plate 12 are bridged by the inclined surface 13, so that the cavity 14 is between the lower part of the peripheral frame 11, the end of the base plate 12 and the inclined surface 13. Is formed.

図4及び5に示されるように、LED20と、LED20及びレンズの正確な配置のための透明なポリカーボネートからなるレンズホルダを備えた側部照射光学部材21とを有しており、最適な機械強度を保証する熱を発散するための冷却面22を有するあらゆる所望されるLED、しかし好ましくは側部照射LEDが、発光ダイオード2として使用可能である。そのような側部照射LEDは、例えばオスラム(OSRAM)社から「ゴールデンドラゴンLED」の名前で販売されている。側部照射LEDは異なる照射角で作られており、すなわち、側部照射LEDの最大の発光は水平であるか、水平に対して例えば最大35°の照射角に向けられている。LEDの全光束の最大85%にあたるそのような側部照射LEDの高い効率は、それらの発光設計の観点から言えば一般的な白熱灯及びハロゲン光源と置換可能であり、特に平面の照明における使用に適している。   As shown in FIGS. 4 and 5, it has an LED 20 and a side irradiation optical member 21 having a lens holder made of transparent polycarbonate for accurate placement of the LED 20 and the lens, and has an optimum mechanical strength. Any desired LED having a cooling surface 22 for dissipating heat that guarantees, but preferably a side-illuminated LED, can be used as the light emitting diode 2. Such side-illuminated LEDs are sold, for example, under the name “Golden Dragon LED” by OSRAM. The side illumination LEDs are made with different illumination angles, i.e. the maximum light emission of the side illumination LEDs is horizontal or directed at an illumination angle of, for example, a maximum of 35 ° relative to the horizontal. The high efficiency of such side-illuminated LEDs, which represents up to 85% of the total luminous flux of the LEDs, can be replaced with common incandescent and halogen light sources from the point of view of their light emission design, especially for use in flat illumination Suitable for

本出願の場合、ベースプレートに対して平行に発光する側部照射LEDである水平発光型側部照射LEDと、例えば水平に対して約20°の照射角で水平に対して鋭角に発光する側部照射LEDとが使用可能である。特に、表面照明装置の発光の非常に優れた光及び色の分布が、発光チャンバ1に配置された傾斜面13と共に正確に水平発光する側部照射LEDによって実現される。   In the case of this application, a horizontal light-emitting side-illuminated LED that is a side-illuminated LED that emits light in parallel to the base plate, and a side that emits light at an acute angle with respect to the horizontal, for example, at an irradiation angle of about 20 ° with respect to the horizontal. Irradiation LEDs can be used. In particular, a very good light and color distribution of the light emission of the surface illuminator is realized by the side-illuminated LED that emits exactly horizontal light with the inclined surface 13 arranged in the light emitting chamber 1.

中空の光導体の形状である発光チャンバ1における光分布を最適化するために、傾斜面13は平面の代わりに凹状若しくは凸状に湾曲した、又は代わりに若しくは付加的に波状若しくはひだ状である面を有することができ、その結果、最適な光拡散がもたらされる。ベースプレート12に関連する傾斜面13の傾斜又は湾曲は、この場合の設定においては、発光チャンバ1の反射領域の大きさが減少するにもかかわらず、非常に優れた光及び色の分布をもたらすようになっている。 In order to optimize the light distribution in the light emitting chamber 1 is in the shape of a hollow optical member, the inclined surface 13 is concavely curved or convexly instead of plane, or is alternatively or additionally wavy or pleated Can have a surface, resulting in optimal light diffusion. The inclination or curvature of the inclined surface 13 associated with the base plate 12 seems to provide a very good light and color distribution in this case setting despite the reduced size of the reflective area of the light emitting chamber 1. It has become.

発光ダイオード2を稼働するための一つ以上の制御エレクトロニクスユニットは、周辺フレーム11、ベースプレート12及び傾斜面13によって形成される空洞14に配置される事が好ましく、その結果、中空の光導体と、発光ダイオード2の制御若しくは電源との間に隔壁がもたらされ、発光チャンバ1の発光面及び反射面のいずれもがこれらの追加機器によって阻害されない。同時にこのようにして、表面照明装置のコンパクトな設計が保証され、そのハウジングはもっぱら周辺フレーム11とベースプレート12とによって決定される。さらに光拡散を最適化し、及び/又は発光チャンバ1の中に配置されている発光ダイオード2を保護するために、照射開口部10を、例えば安全ガラス、曇りガラス、又はレンズなどの透明又は半透明のカバーによって覆うことができる。

One or more control electronics unit for operating a light-emitting diode 2, the peripheral frame 11, it is preferable to be disposed in a cavity 14 formed by the base plate 12 and the inclined surface 13, as a result, a hollow optical member, A partition is provided between the control or power supply of the light emitting diode 2, and neither the light emitting surface nor the reflecting surface of the light emitting chamber 1 is disturbed by these additional devices. At the same time, in this way, a compact design of the surface lighting device is ensured and its housing is determined solely by the peripheral frame 11 and the base plate 12. In order to further optimize the light diffusion and / or protect the light emitting diode 2 arranged in the light emitting chamber 1, the illumination opening 10 is transparent or translucent, for example safety glass, frosted glass or lenses. Can be covered with a cover.

本発明による表面照明装置の発光チャンバ1に用いられており、特に側部照射LEDの形状である発光ダイオード2に必要な冷却は、図4及び5の模式図に示されるように行うことができる。   The cooling required for the light-emitting diode 2 used in the light-emitting chamber 1 of the surface illumination device according to the present invention, in particular in the shape of a side-illuminated LED, can be performed as shown in the schematic diagrams of FIGS. .

図4は一般的な解決法を示しており、そこではLED20、側部照射光学部材21及び冷却面22を有する発光ダイオード2がメタルコアプリント配線板の形態で基板3に配置されており、接続線23、24を介してメタルコアプリント配線板3上を走るワイヤに連結されている。LED20の冷却面22は、発光ダイオード2に対向する側部にある冷却リブ50を備えたヒートシンク5に連結されており且つ同様に高熱伝導性であるメタルコアプリント配線板3に高熱伝導性接触しており、結果的に、LED20によって発せられた熱は冷却面22を介してヒートシンク5、及び高熱伝導性のメタルコアプリント配線板3に発散され、前記ヒートシンクの冷却リブ50を介して発散される。   FIG. 4 shows a general solution, in which a light emitting diode 2 having an LED 20, a side illumination optical member 21 and a cooling surface 22 is arranged on a substrate 3 in the form of a metal core printed wiring board, The wires running on the metal core printed wiring board 3 are connected to the wires 23 and 24. The cooling surface 22 of the LED 20 is connected to the heat sink 5 having the cooling rib 50 on the side facing the light emitting diode 2 and is in high thermal conductivity contact with the metal core printed wiring board 3 which is also high thermal conductivity. As a result, the heat generated by the LED 20 is dissipated through the cooling surface 22 to the heat sink 5 and the metal core printed wiring board 3 having high thermal conductivity, and is dissipated through the cooling rib 50 of the heat sink.

図4に示される一般的な解決法は、直接相互に隣接しており、又はあらゆる所望される間隔で、及びメタルコアプリント配線板3上に所望される形状で多数の発光ダイオード2を配置可能にすることで、所望される発光パターンを実現する事ができる。   The general solution shown in FIG. 4 allows multiple light emitting diodes 2 to be placed directly adjacent to each other or at any desired spacing and in the desired shape on the metal core printed wiring board 3. By doing so, a desired light emission pattern can be realized.

図5は、発光ダイオード2があらゆる所望されるプリント配線板又は基板4に配置されており、同様に、LED20と、側部光学部材21と、冷却面22と、プリント配線板4の上を走るワイヤに接続されている接続線23、24とを有する変形体を図示している。発光ダイオード2のLED20の真下にプリント配線板4は開口を有しており、発光ダイオードに対向するプリント配線板4の側部に配置されているヒートシンク6の指61はそこを通って突き出ており、且つ発光ダイオード2の冷却面22に熱的に連結されている。従って、LED20によって発せられる熱は、冷却面22及びヒートシンク6の指61を介して冷却リブ60へと移され、冷却リブが発光ダイオード2によって発せられた熱を周囲の環境へと発散する。   FIG. 5 shows that the light emitting diodes 2 are arranged on any desired printed wiring board or substrate 4, and similarly run on the LED 20, the side optical member 21, the cooling surface 22 and the printed wiring board 4. A deformation body having connecting wires 23 and 24 connected to the wires is illustrated. The printed wiring board 4 has an opening directly below the LED 20 of the light emitting diode 2, and the finger 61 of the heat sink 6 disposed on the side of the printed wiring board 4 facing the light emitting diode protrudes therethrough. And thermally connected to the cooling surface 22 of the light emitting diode 2. Accordingly, the heat generated by the LED 20 is transferred to the cooling rib 60 via the cooling surface 22 and the finger 61 of the heat sink 6, and the cooling rib dissipates the heat generated by the light emitting diode 2 to the surrounding environment.

図6は、発光ダイオード2が所望されるプリント配線板又は基板4に同様に配置されており、LED20と、側部照射光学部材21と、冷却面22と、プリント配線板又は基板4の上を走るワイヤに接続されている接続線23、24とを有する更なる変形体を図示する。発光ダイオード2のLED20の真下において、開口部40がプリント配線板又は基板4に設けられており、ボルト8がそこを通って突出し、且つ発光ダイオード2の冷却面22に高熱伝導的に接続されている。ボルト8は、プリント配線板4に面しているヒートシンク7の表面71に穿たれた窪み72へと押圧されている。第1の実施形態において、ボルト8は、金属、特にアルミニウムより高い熱伝導性を有する金属、通常は銅を有していることで、LED20から熱を最適に発散させ、それをヒートシンク7へと伝導し、そこから熱がヒートシンク7の冷却リブ70に移され、周囲の環境へと放射される。   In FIG. 6, the light emitting diode 2 is similarly arranged on a desired printed wiring board or substrate 4, and the LED 20, the side irradiation optical member 21, the cooling surface 22, and the printed wiring board or substrate 4 are overlaid. Fig. 4 illustrates a further variant with connecting lines 23, 24 connected to the running wires. An opening 40 is provided in the printed wiring board or substrate 4 directly below the LED 20 of the light emitting diode 2, and a bolt 8 protrudes therethrough and is connected to the cooling surface 22 of the light emitting diode 2 with high thermal conductivity. Yes. The bolt 8 is pressed against a recess 72 formed in the surface 71 of the heat sink 7 facing the printed wiring board 4. In the first embodiment, the bolt 8 comprises a metal, in particular a metal having a higher thermal conductivity than aluminum, usually copper, to optimally dissipate heat from the LED 20 and pass it to the heat sink 7. From there, heat is transferred to the cooling ribs 70 of the heat sink 7 and radiated to the surrounding environment.

電気絶縁が必要であるとき、特に発光ダイオードの冷却面と陽極又は陰極との間の導電性接続の場合は、これは電気的な絶縁体からなる層9によって実現されるが、高熱伝導性材料が基板3とヒートシンク5との間又は発光ダイオードと基板との間、特に発光ダイオード2の冷却面と開口部を通って突出しているヒートシンク6の部分61、又はボルト8との間に挿入されている。絶縁層9は、ワニス若しくは絶縁性熱伝導性接着剤などの溶射、蒸着又はプリント保護層、又はいわゆる「熱伝導性パッド」を有することができる。   When electrical insulation is required, especially in the case of a conductive connection between the cooling surface of the light-emitting diode and the anode or cathode, this is achieved by means of a layer 9 made of an electrically insulating material, which is a highly thermally conductive material. Is inserted between the substrate 3 and the heat sink 5 or between the light emitting diode and the substrate, in particular between the cooling surface of the light emitting diode 2 and the part 61 of the heat sink 6 protruding through the opening, or the bolt 8. Yes. The insulating layer 9 can have a thermal spray, vapor deposition or print protection layer, such as a varnish or an insulating thermal conductive adhesive, or a so-called “thermal conductive pad”.

ボルト8と発光ダイオード2の冷却面22との間に絶縁層9を配置する代わりに、ボルトがヒートシンク7の窪み72へと押圧され、ボルトは非常に高い熱伝導性の電気絶縁セラミックを有する。   Instead of placing the insulating layer 9 between the bolt 8 and the cooling surface 22 of the light emitting diode 2, the bolt is pressed into the recess 72 of the heat sink 7, and the bolt has a very high thermal conductivity electrically insulating ceramic.

あらゆる所定のパターンに基づいて配置された多数の発光ダイオード2の場合には、発光ダイオードの数と一致する多数の開口部40がプリント配線板4に設けられており、その開口部を介して対応する多数のヒートシンク6の指61又はボルト8が突き出ており、高熱伝導的な態様及び可能であれば電気絶縁的な態様で発光ダイオード2の冷却面22に接続されている。   In the case of a large number of light-emitting diodes 2 arranged based on any predetermined pattern, a large number of openings 40 corresponding to the number of light-emitting diodes are provided in the printed wiring board 4, and the correspondence is made through the openings. A large number of fingers 61 or bolts 8 of the heat sink 6 protrude from the light-emitting diode 2 and are connected to the cooling surface 22 of the light-emitting diode 2 in a highly heat-conductive manner and possibly in an electrically insulating manner.

第1の特定の実施形態においては、図1から3において示される多数の発光ダイオード2は発光チャンバ1のベースプレート12上の基板3又は4に配置されており、ベースプレート12又は基板4の開口部を介して発光ダイオード2の数に相当し且つ発光ダイオード2の冷却面22に優れた熱接触をしている多数の指61と係合するヒートシンク6は、ベースプレート12の外側に固定されている。従って、ヒートシンク6の冷却リブ60は発光チャンバ1の底面から外側に向かって突き出ており、結果的に、表面照明装置の周囲の環境への熱の最適な放出が保証される。   In the first specific embodiment, a number of light emitting diodes 2 shown in FIGS. 1 to 3 are arranged on the substrate 3 or 4 on the base plate 12 of the light emitting chamber 1 and the openings of the base plate 12 or substrate 4 are arranged. The heat sink 6 that engages with a large number of fingers 61 corresponding to the number of the light-emitting diodes 2 and having excellent thermal contact with the cooling surface 22 of the light-emitting diodes 2 is fixed to the outside of the base plate 12. Therefore, the cooling rib 60 of the heat sink 6 protrudes outward from the bottom surface of the light emitting chamber 1, and as a result, the optimal release of heat to the environment around the surface lighting device is ensured.

第2の特定の実施形態においては、図1から3に示される多数の発光ダイオード2は発光チャンバ1のベースプレート12上の基板又はプリント配線板4に配置されており、ヒートシンク7は基板4の外側に固定されており、基板4に面するヒートシンクの表面71に凹所又は窪み72が穿たれており、銅製のボルト8が凹所又は窪み72へと押圧されており、発光ダイオード2から発せられた熱はヒートシンク7へとボルトを介して発散され、そこから発光ダイオード2によって発せられた熱は表面照明装置の周辺環境へと発散される。電気絶縁を目的として、電気絶縁層9がボルト8と発光ダイオード2の冷却面22との間に設けられる。   In the second specific embodiment, the multiple light emitting diodes 2 shown in FIGS. 1 to 3 are arranged on a substrate or printed wiring board 4 on the base plate 12 of the light emitting chamber 1, and the heat sink 7 is outside the substrate 4. The heat sink surface 71 facing the substrate 4 is provided with a recess or recess 72, and a copper bolt 8 is pressed into the recess or recess 72 and emitted from the light emitting diode 2. Heat is dissipated to the heat sink 7 via the bolt, and heat generated by the light-emitting diode 2 is dissipated to the surrounding environment of the surface lighting device. For the purpose of electrical insulation, an electrical insulation layer 9 is provided between the bolt 8 and the cooling surface 22 of the light emitting diode 2.

代替形態においては、高熱伝導性であり電気絶縁のセラミックからなるボルトが銅製のボルト8の代わりに設けられており、ヒートシンク7の窪み72に押圧されている。
ここで、実施形態に記載された発明のうちで特許請求の範囲には記載されていない発明を以下に列記する。
(1) 発光ダイオード(2)から発せられる最大の光がベースプレート(12)に平行に向けられている又はベースプレート(12)に対して鋭角に照射されるように、発光ダイオード(2)が設計されており、及び/又はベースプレート(12)上に配置されている表面照明装置。
(2) ベースプレート(12)がプリント配線板(4)を有しており、開口部(40)が発光ダイオード(2)の真下に配置されている表面照明装置。
(3) ベースプレート又は発光ダイオード(2)の冷却面(22)に熱伝導的に接続されているヒートシンク(6)の部分(61)が、開口部(40)を介して突き出ている(2)の表面照明装置。
(4) 発光ダイオード(2)に面するヒートシンク(7)の面(71)に窪み(72)が設けられており、ボルト(8)は窪み(72)に挿入されており且つベースプレート又は発光ダイオード(2)の冷却面(22)に熱伝導的に接続されている(3)の表明照明装置。
(5)ボルト(8)がヒートシンク(7)の窪み(72)に押圧されており、且つ金属、好ましくはアルミニウムより高い熱伝導性を有する金属、特に銅を有しており、又は熱伝導性の電気絶縁性セラミックを有する(4)の表面照明装置。
In an alternative form, a bolt made of highly thermally conductive and electrically insulating ceramic is provided in place of the copper bolt 8 and is pressed against the recess 72 of the heat sink 7.
Here, among the inventions described in the embodiments, the inventions not described in the claims are listed below.
(1) The light emitting diode (2) is designed so that the maximum light emitted from the light emitting diode (2) is directed parallel to the base plate (12) or is irradiated at an acute angle to the base plate (12). And / or a surface illumination device arranged on the base plate (12).
(2) The surface illumination device in which the base plate (12) has the printed wiring board (4) and the opening (40) is disposed directly below the light emitting diode (2).
(3) The portion (61) of the heat sink (6) thermally connected to the cooling surface (22) of the base plate or light emitting diode (2) protrudes through the opening (40) (2) Surface lighting device.
(4) A recess (72) is provided in the surface (71) of the heat sink (7) facing the light emitting diode (2), and the bolt (8) is inserted into the recess (72) and the base plate or the light emitting diode. The assertion illumination device according to (3), which is thermally conductively connected to the cooling surface (22) of (2).
(5) The bolt (8) is pressed against the recess (72) of the heat sink (7) and has a metal, preferably a metal having a higher thermal conductivity than aluminum, in particular copper, or has a thermal conductivity (4) The surface illumination device having the electrically insulating ceramic.

ベースプレート上に配置された複数の発光ダイオードと、周辺フレーム及び傾斜面を備えた発光チャンバとを有する表面照明装置の模式的な斜視図Schematic perspective view of a surface illumination device having a plurality of light emitting diodes arranged on a base plate and a light emitting chamber having a peripheral frame and an inclined surface 図1の表面照明装置の平面図Plan view of the surface illumination device of FIG. 図2に示される表面照明装置のA−A線断面図AA line sectional view of the surface illumination device shown in FIG. ヒートシンクに接続されているメタルコアプリント配線板上の側部照射光学部材を備えた発光ダイオードの配置を通る長手方向の断面図Longitudinal cross section through the arrangement of light emitting diodes with side illuminated optical members on a metal core printed wiring board connected to a heat sink ベースプレート又は発光ダイオードの冷却面に接触するための開口部を備え、前記開口部を通るヒートシンクの指を備えるプリント配線板上の側部照射光学部材を有する発光ダイオードの配置を通る長手方向の断面図Longitudinal cross-sectional view through the arrangement of light emitting diodes with side illumination optical members on a printed wiring board with openings for contacting the cooling surface of the base plate or light emitting diodes and with heat sink fingers passing through the openings ベースプレート又は発光ダイオードの冷却面に接触するための開口部を備え、ヒートシンクの窪みに挿入された熱伝導性のボルトを備えるプリント配線板上の側部照射光学部材を有する発光ダイオードの配列を通る長手方向の断面図Longitudinal length through an array of light emitting diodes with side illumination optics on a printed wiring board with openings for contacting the cooling surface of the base plate or light emitting diodes and with thermally conductive bolts inserted into the recesses of the heat sink Sectional view

符号の説明Explanation of symbols

1 発光チャンバ
2 発光ダイオード
3 基板(メタルコアプリント配線板)
4 プリント配線板又は基板
5、6、7 ヒートシンク
8 ボルト
9 絶縁層
10 照射開口部
11 周辺フレーム
12 ベースプレート
13 傾斜面
14 空洞
20 LED
21 側部照射光学部材
22 冷却面
23、24 接続線
40 開口部
50 冷却リブ
60 冷却リブ
61 指
70 冷却リブ
71 表面
72 凹所、窪み
1 Light emitting chamber 2 Light emitting diode 3 Substrate (metal core printed wiring board)
4 Printed wiring board or substrate 5, 6, 7 Heat sink 8 Bolt 9 Insulating layer 10 Irradiation opening 11 Peripheral frame 12 Base plate 13 Inclined surface 14 Cavity 20 LED
21 Side irradiation optical member 22 Cooling surface 23, 24 Connecting line 40 Opening 50 Cooling rib 60 Cooling rib 61 Finger 70 Cooling rib 71 Surface 72 Recess, depression

Claims (12)

  1. 周辺フレーム(11)と、照射開口部(10)と、複数の発光ダイオード(2)が少なくとも部分的に装着されているベースプレート(12)とを備えた、中空の光導体の形態である発光チャンバ(1)を有する表面照明装置であって、
    発光チャンバ(1)は拡散するよう反射する中空の光導体の形態であり、かつベースプレート(12)の複数の端部領域と、ベースプレート(12)に隣接する周辺フレーム(11)の対応する複数の領域とを周囲に渡って橋渡しする複数の傾斜面(13)を有しており、この傾斜面(13)は、周辺フレーム(11)の低い領域と、ベースプレート(12)の端部領域と、傾斜面(13)との間に複数の空洞(14)を形成する表面照明装置。
    A peripheral frame (11), irradiating openings (10), a plurality of light emitting diodes (2) has a base plate (12) that is at least partially mounted, the light emitting chamber is in the form of a hollow optical element A surface illumination device having (1),
    Emission chamber (1) is reflected to diffuse in the form of a hollow optical member, and the base plate (12) and a plurality of end regions of the base plate corresponding plurality of peripheral frame (11) adjacent to (12) A plurality of inclined surfaces (13) bridging the region over the periphery, the inclined surface (13) includes a lower region of the peripheral frame (11), an end region of the base plate (12), A surface illumination device that forms a plurality of cavities (14) with an inclined surface (13).
  2. 傾斜面(13)が平面である請求項1に記載の表面照明装置。  The surface illumination device according to claim 1, wherein the inclined surface is a flat surface.
  3. 傾斜面(13)が凹状又は凸状に湾曲している請求項1に記載の表面照明装置。  The surface illumination device according to claim 1, wherein the inclined surface (13) is curved in a concave shape or a convex shape.
  4. 傾斜面(13)が波状又はひだ状である請求項1から3のいずれかに記載の表面照明装置。  The surface illumination device according to any one of claims 1 to 3, wherein the inclined surface (13) is corrugated or pleated.
  5. 発光ダイオード(2)を駆動する制御エレクトロニクスが空洞(14)の中に配置されている請求項1に記載の表面照明装置。  2. The surface illumination device according to claim 1, wherein control electronics for driving the light emitting diode (2) are arranged in the cavity (14).
  6. 発光ダイオード(2)が側部照射LEDを有する請求項1又は2に記載の表面照明装置。  The surface illumination device according to claim 1 or 2, wherein the light emitting diode (2) has a side-illuminated LED.
  7. ベースプレート(12)が熱伝導性基板(3)を有しており、又は熱伝導性基板(3)に接続されている請求項1から6のいずれかに記載の表面照明装置。  The surface illumination device according to any one of claims 1 to 6, wherein the base plate (12) has a thermally conductive substrate (3) or is connected to the thermally conductive substrate (3).
  8. 熱伝導性基板(3)は少なくとも熱的にヒートシンク(5)に連結されており、且つメタルコア又はセラミックの基板(3)を有する請求項7に記載の表面照明装置。  8. The surface illumination device according to claim 7, wherein the thermally conductive substrate (3) is at least thermally coupled to the heat sink (5) and has a metal core or ceramic substrate (3).
  9. ベースプレート(12)がプリント配線板(4)を有しており、開口部(40)が発光ダイオード(2)の真下に配置されている請求項1から8のいずれかに記載の表面照明装置。  The surface illumination device according to any one of claims 1 to 8, wherein the base plate (12) has a printed wiring board (4), and the opening (40) is arranged directly below the light emitting diode (2).
  10. 多数のボルト(8)、又は発光ダイオード(2)の数と一致する一つ以上のヒートシンク(6)の部分(61)が、開口部(40)を介して突き出ている請求項9に記載の表面照明装置。  The number of bolts (8) or one or more heat sink (6) portions (61) matching the number of light emitting diodes (2) protrude through the opening (40). Surface lighting device.
  11. 電気絶縁性の高熱伝導性層(9)が基板(3)とヒートシンク(5)との間、又は発光ダイオード(2)の冷却面(22)とプリント配線板(4)開口部(40)を介して突き出ているヒートシンク(6)の部分(61)又はボルト(8)との間に配置されている請求項9又は10に記載の表面照明装置。  An electrically insulating high thermal conductive layer (9) is provided between the substrate (3) and the heat sink (5) or between the cooling surface (22) of the light emitting diode (2) and the printed wiring board (4) opening (40). 11. A surface illumination device according to claim 9 or 10, which is arranged between a part (61) or a bolt (8) of a heat sink (6) projecting therethrough.
  12. 照射開口部(10)に光透過性カバーが設けられている請求項1から11のいずれかに記載の表面照明装置。  The surface illumination device according to any one of claims 1 to 11, wherein a light-transmitting cover is provided in the irradiation opening (10).
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