JP5184594B2 - 発光ダイオードを利用した灯器具 - Google Patents

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Description

本発明は、発光ダイオードを利用した灯器具に関し、ヒートシンクが形成されたボディーに空気が流動される空気流動部が形成されて、ヒートパイプにより熱伝導効率を高め、発熱性能を画期的に高めることにより、発光ダイオードを高出力照明器具の灯器具に利用可能であって、使用寿命を増やすことができる発光ダイオードを利用した灯器具に関する。
発光ダイオード(LED、Light Emitting Diode)は、Ｐ型とＮ型半導体の接合構造を有し、電力を印加すると、電子と正孔の結合により、半導体のバンドギャップ(bandgap)に該当するエネルギーの光を放出する光電子素子であって、反応時間が一般電球に比べ速く、消費電力が一般電球に対して２０％水準であって低く、高効率の照明手段として広く使用されている。
特に、高出力発光ダイオードが照明灯に使用される場合は、発光ダイオードモジュールからたくさんの熱を発生させて、基板特性上、半導体接合構造を有する発光ダイオードモジュールから発生した熱により照明効率が低下されるため、発光ダイオードモジュールから発生した熱を放出するための手段を必要とする。
図１は、一般的な発光ダイオード照明を示したもので、従来の発光ダイオード照明１０は、基板１と、前記基板１の一側面に備えられる発光ダイオードモジュール２と、前記基板２の他側面に備えられて、前記発光ダイオードモジュール２から発生された熱を放出するヒートシンク３とを含んで形成される。
また、前記発光ダイオード照明１０には、前記基板１の発光ダイオードモジュール２が備えられる側に光は透過するが、内部構成の保護のために、機密を維持するレンズのような密閉手段４が備えられて、前記ヒートシンク３の放熱効率をより向上するために、ヒートパイプを結合することができる。
しかしながら、上述のような従来の発光ダイオード照明は、上記のような放熱構造を有しているが、十分な放熱性能を有しておらず、これは、発光ダイオードモジュールの寿命低下の主原因とされている。
前記従来の発光ダイオード照明においては、前記発光ダイオードモジュールから発生した熱が前記基板を通過して前記ヒートシンクに伝達されるため、熱が効果的に伝達されず、特に、前記基板の上側には絶縁層が形成されて、熱伝達効率が低いという問題点がある。
また、前記密閉手段により基板上側が密閉されるため、外部空気と遮断されて放熱性能が低下する。
これにより、灯器具のような高出力照明装置においても、発光ダイオードモジュールから発生される熱を効果的に放熱することができ、耐久性及び寿命をより高めることができる方案が要求されている。
本発明は、上述のような問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、ボディーに空気が流動される空気流動部が形成されて、ヒートパイプにより熱伝導効率を高め、発熱性能を画期的に高めることにより、発光ダイオードを高出力照明器具の灯器具に利用可能であって、使用寿命を増やすことができる発光ダイオードを利用した灯器具を提供することである。
本発明の発光ダイオードを利用した灯器具１０００は、多数個の発光ダイオード１１０が一定間隔をおいて配置され、空気が流動されるように一定領域が中空にされた第１中空部１０１が少なくとも一つ以上形成される基板１００と、前記基板１００の一側に備えられて発光ダイオード１１０から発生した熱が伝達されるヒートシンク２１０が形成され、前記第１中空部１０１に対応するように中空にされた空気流動部２２０が形成されるボディー２００と、前記第１中空部１０１及び空気流動部２２０に対応するように中空にされた第２中空部３０１が形成された保護手段（３００）であって、前記基板１００の他側で内部の気密が維持されるように前記第２中空部３０１の周り及び前記保護手段（３００）の全体の周りが、前記ボディー２００の前記空気流動部２２０の周り及び前記ボディー２００の全体の周りとそれぞれ互いにと結合されて前記基板１００を保護する保護手段３００と、前記発光ダイオード（１１０）が下側方向に光を照射して、前記空気流動部２２０が上下方向に外部と連通するように前記ボディー２００を固定する固定手段４００と、を含んで形成されることを特徴とする。
また、前記空気流動部２２０は、複数個の中空ホール２２１の組み合わせからなることを特徴とする。
さらに、前記発光ダイオードを利用した灯器具１０００は、前記ボディー２００と基板１００との間にヒートパイプ５００をさらに備えていることを特徴とする。
また、前記ボディー２００には、前記ヒートパイプ５００が安着される安着部２３０が凹状に形成されることを特徴とする。
また、前記ヒートパイプ５００が前記空気流動部２２０に隣接して形成されるか、前記ヒートパイプ５００の一定領域が前記空気流動部２２０領域に位置することを特徴とする。
本発明の発光ダイオードを利用した灯器具によると、ボディーに空気が流動される空気流動部が形成されて、ヒートパイプにより熱伝導効率を高め、発熱性能を画期的に高めることにより、発光ダイオードを高出力照明器具の灯器具に利用可能であって、使用寿命を増やすことができるという長所がある。
従来の発光ダイオード照明を示した図面である。 本発明による発光ダイオードを利用した灯器具の斜視図である。 本発明による発光ダイオードを利用した灯器具の部分斜視図である。 本発明による発光ダイオードを利用した灯器具の分解斜視図である。 本発明による発光ダイオードを利用した灯器具のボディーの平面図である。 本発明による発光ダイオードを利用した灯器具の他のボディー形態を示した図面である。 本発明による発光ダイオードを利用した灯器具のまた他のボディー形態を示した図面である。
上述のような特徴を有する本発明の発光ダイオードを利用した灯器具１０００を、添付の図面を参照して詳細に説明する。
本発明の発光ダイオードを利用した灯器具１０００は、基板１００、ボディー２００、及び保護手段３００を含んで形成される。
前記基板１００は、発光ダイオード１１０が一定間隔をおいて配置される部分であって、金属材質の母材に絶縁層と前記発光ダイオード１１０に電源を供給するパターンとが形成された金属基板１００及び印刷回路基板１００(PCB、Printed circuit board)のいずれも利用できる。
前記ボディー２００は、前記基板１００の一側(発光ダイオード１１０が備えられて発光する側の反対側)に備えられ、前記発光ダイオード１１０から発生した熱が伝達されるヒートシンク２１０が形成され、前記基板１００を一側で容易に支持しながらも放熱されるようにする手段である。
そのため、前記ボディー２００には、空気が流動されるように一定領域が中空された空気流動部２２０が少なくとも一つ以上形成される。
即ち、前記空気流動部２２０は、前記ボディー２００の外周面部分の形状が変更されるのではなく、前記ボディー２００の内部領域に形成され、中空された領域が閉断面を有するように形成される。
前記空気流動部２２０は、前記ボディー２００内部で空気が流動される空間であって、前記発光ダイオード１１０から発生した熱が円滑に排出されるようにするための部分である。
この際、前記空気流動部２２０は、一つ以上形成可能であり、一つの空気流動部２２０は、複数個の中空ホール２２１を含んで形成できる。
また、前記中空ホール２２１の形状は、通風が容易で、放熱性能を高めることができるように、蜂の巣状(八角形断面)を有するように形成でき、この他にも、その断面が多角形、円形、楕円形など、多様に形成できる。
前記ボディー２００の空気流動部２２０に空気が円滑に流動されるように、前記基板１００には、前記空気流動部２２０の形状に対応する第１中空部１０１が形成される。
前記保護手段３００は、前記基板１００の他側にあり前記ボディー２００と結合され、前記基板１００を保護する構成であって、前記保護手段３００は、前記発光ダイオード１１０から発光された光は通過させながらも、内部構成が保護できるように、透過性材質で形成しなければならない。
前記保護手段３００にも同様に、前記ボディー２００の空気流動部２２０を通じて空気が流動できるように、前記空気流動部２２０の形状に対応する第２中空部３０１が形成される。
前記保護手段３００は、前記第２中空部３０１の周り及び保護手段３００の周りにおいて、前記ボディー２００内部の機密が維持できるように結合されることが好ましい。
従来、前記発光ダイオード１１０を安全に保護するための保護手段３００は、外部空気を遮断し、放熱性能を低下させてしまう要素として作用する恐れがあるが、本発明の発光ダイオードを利用した灯器具１０００は、前記ボディー２００に空気流動部２２０が形成され、前記保護手段３００に前記空気流動部２２０に対応する形状の第２中空部３０１が形成されることにより、放熱性能の低下の無い、容易に高出力の灯器具１０００として利用可能である。
本発明の発光ダイオードを利用した灯器具１０００は、一定高さを有しており、下側方向に光を照射するように形成されるため、前記ボディー２００を固定する固定手段４００を形成する必要がある。
前記固定手段４００は、特定方向に発光ダイオード１１０が照射されるようにボディー２００を固定する手段であって、多様な形態及び材質で形成できる。
ここで、前記固定手段４００は、前記空気流動部２２０が上下方向に連通されるように、前記ボディー２００を固定することが好ましい。
前記空気流動部２２０が上下方向に連通される理由は、前記空気流動部２２０を通じて空気を円滑に流動させ、冷却性能を最大化するためである。
これにより、本発明の発光ダイオードを利用した灯器具１０００は、大気の温度変化による空気の上昇及び下降の流動過程で前記灯器具１０００の空気流動部２２０を通過することにより、前記発光ダイオード１１０から発生する熱を容易に外部に放出できるという長所がある。
図面において、図３乃至図６は、前記ボディー２００が円状に形成されて、前記空気流動部２２０が扇形の一定領域を有するように(扇形の頂点の隣接部分が削られた形状)形成されて、５ヶ所に形成されて、複数個の中空ホール２２１を有する形態を示したものである。
また、図７は、多様なボディー２００の形態を示した図面であって、図７(ａ)に示した形態は、前記ボディー２００が円状に形成されるが、前記空気流動部２２０が中央部に形成された例を示したもので、大面積のボディー２００が形成される場合、容易に中央部の熱を冷却できるようにした例を示した。
図７(ｂ)及び図７(ｃ)に示した例は、前記ボディー２００が略四角形のタイプであって、前記図７(ｂ)は、前記空気流動部２２０が中央部の１ヶ所に形成された例を、前記図７(ｃ)は、前記空気流動部２２０が４ヶ所に形成された例を示した。
図面に示した形態の他にも、本発明の発光ダイオードを利用した灯器具１０００には、前記空気流動部２２０の形成領域、中空ホール２２１の形態、及び形成数などを、前記灯器具１０００が備えられる環境、発光ダイオード１１０の発熱量などに鑑みて多様に形成できる。
本発明の発光ダイオードを利用した灯器具１０００は、発熱性能をより高めるために、前記ボディー２００と基板１００との間にヒートパイプ５００をさらに備えている。
特に、前記ヒートパイプ５００は、ボディー２００が大面積に形成される場合、中央部の熱を外側方向に伝達できるようにすることにより、全体温度分布を均一にして、放熱性能をより向上させることができるようにする。
前記ヒートパイプ５００は、多様な形態が可能であって、前記図３乃至図５は、前記ヒートパイプ５００が前記ボディー２００の中央部から外側方向に形成されて、外周縁に沿ってさらに延長され、前記空気流動部２２０に隣接して形成された例を示した。
図６は、前記ヒートパイプ５００の一定領域が前記空気流動部２２０領域に位置するようにした例を示した。
図面において、前記ヒートパイプ５００が、前記空気流動部２２０が両側領域に分割形成されるように位置した例を示しているが、本発明の発光ダイオードを利用した灯器具１０００はこれに限定されず、前記ヒートパイプ５００の一定領域が前記空気流動部２２０の領域に位置するようにした形態を全て含む。
前記空気流動部２２０領域に位置した前記ヒートパイプ５００の一定領域は、前記空気流動部２２０を通じて流動する空気により直接冷却されて、内部の作動流体の温度が下降し、冷却性能をより向上させることができるという長所がある。
また、前記ボディー２００には、前記ヒートパイプ５００が容易に安着されるように凹状の安着部２３０が形成されることが好ましい。
即ち、前記ボディー２００は、一側が前記基板１００に当接して、前記基板１００に当接した側には、前記ヒートパイプ５００が備えられる安着部２３０が形成され、他側にはヒートシンク２１０が形成されており、容易に熱が放出されるように形成される。
前記図６に示した形態でヒートパイプ５００が備えられる場合、前記ボディー２３０の空気流動部２２０を構成する中空ホール２２１を区分する部分が拡張されて(中空ホール２２１形成部分を両側に分割するように)、前記ヒートパイプ５００が容易に安着されるようにすることが好ましい。
これにより、本発明の発光ダイオードを利用した灯器具１０００は、前記ボディー２００にヒートシンク２１０、前記空気流動部２２０が形成され、前記ヒートパイプ５００が備えられることにより、十分な放熱性能を確保することができ、大面積を有して且つ高出力である照明装置に発光ダイオード１１０を利用して安定的に発光することができ、全体的に均一な冷却が可能であって、耐久性をより向上させることができるという長所がある。
特に、平板状に広く複数個の発光ダイオード１１０を備えることができ、高出力の灯器具１０００に適用可能であるという長所がある。
本発明は、上記の実施例に限定されず、適用範囲が多様であることはもちろんのこと、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく多様な変形実施が可能であることは自明である。
１０００ 発光ダイオードを利用した灯器具
１００ 基板
１０１ 第１中空部
１１０ 発光ダイオード
２００ ボディー
２１０ ヒートシンク
２２０ 空気流動部
２２１ 中空ホール
２３０ 安着部
３００ 保護手段
３０１ 第２中空部
４００ 固定手段
５００ ヒートパイプ

Claims (6)

  1. 多数個の発光ダイオード（１１０）が一定間隔をおいて配置され、空気が流動されるように一定領域が中空にされた第１中空部（１０１）が少なくとも一つ以上形成される基板（１００）と、
    前記基板（１００）の一側に備えられて発光ダイオード（１１０）から発生した熱が伝達されるヒートシンク（２１０）が形成され、前記第１中空部（１０１）に対応するように中空にされた空気流動部（２２０）が形成されるボディー（２００）と、
    前記第１中空部（１０１）及び空気流動部（２２０）に対応するように中空にされた第２中空部（３０１）が形成された保護手段（３００）であって、前記基板（１００）の他側で内部の気密が維持されるように前記第２中空部（３０１）の周り及び前記保護手段（３００）の全体の周りが、前記ボディー（２００）の前記空気流動部（２２０）の周り及び前記ボディー（２００）の全体の周りとそれぞれ互いに結合されて前記基板（１００）を保護する保護手段（３００）と、
    前記発光ダイオード（１１０）が下側方向に光を照射して、前記空気流動部（２２０）が上下方向に外部と連通するように前記ボディー（２００）を固定する固定手段（４００）と、を含んで形成されることを特徴とする、発光ダイオードを利用した灯器具。
  2. 前記空気流動部（２２０）は、複数個の中空ホール（２２１）の組み合わせからなることを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオードを利用した灯器具。
  3. 前記発光ダイオードを利用した灯器具（１０００）は、前記ボディー（２００）と基板（１００）との間にヒートパイプ（５００）をさらに備えていることを特徴とする、請求項２に記載の発光ダイオードを利用した灯器具。
  4. 前記ボディー（２００）には、前記ヒートパイプ（５００）が安着される安着部（２３０）が凹状に形成されることを特徴とする、請求項３に記載の発光ダイオードを利用した灯器具。
  5. 前記ヒートパイプ（５００）が前記空気流動部（２２０）に隣接して形成されることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の発光ダイオードを利用した灯器具。
  6. 前記ヒートパイプ（５００）の一定領域が前記空気流動部（２２０）領域に位置することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の発光ダイオードを利用した灯器具。
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