JP5774432B2 - 光源ユニット - Google Patents
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Description
このような照明装置では、発熱源とヒートシンクとを密着させ、放熱フィンが筐体外の露出する形状でないと放熱を十分に行えない。
特に、照明光源である発光ダイオード等の半導体発光素子を筐体すなわちケースの内部空間に設置し、筐体の内部空間からみた照明光出射側に透明な光拡散板などの透明部材を装着して筐体に素子を密閉した場合、筐体の内部空間から外部空間への空気を介した直接的な熱伝導を遮断してしまうため、筐体の内部空間における蓄熱を回避した状態で素子の温度上昇を抑制して素子劣化と照明装置の照度変化との両方を回避することを困難にさせてしまうという問題点があった。
すなわち、本請求項1に係る光源ユニットによれば、前記透明部材に向かって前記光源光を出射する少なくとも一つの半導体発光素子と、該半導体発光素子を設置した基板と、該基板の表面に被膜して前記基板より高い熱放射率を有する熱放射膜とを備え、基板が、透明部材と光反射板との間に配設されているとともに、熱放射膜が、基板における光反射板側の表面を被膜していることにより、基板を介して光源ユニット取付用筐体の内部空間に放熱するだけでなく基板表面から放射される赤外光より高い強度で赤外光を放射する熱放射膜から出射された赤外光が光源ユニット取付用筐体の外部空間に向かって反射されるため、半導体発光素子に対する供給電力を増加させても光源ユニット取付用筐体の内部空間における蓄熱量増加を回避した状態で半導体発光素子の温度上昇を抑制して素子劣化とこれに起因する照明装置の照度変化とを回避することができる。
例えば、半導体発光素子は、発光ダイオード(LED)、有機EL素子(OLED)或いはレーザー素子であってもよい。
また、本発明における透明部材は、半導体発光素子から出射された光を拡散して照明装置外部に透過させる光拡散板を有していてもよい。
なお、本発明に係る光源ユニットは、例えば、街灯に用いられる灯具などの照明装置や道路或いはトンネル内に設置される照明装置に着脱自在に使用されてもよい。
ここで、図1は、本発明の一実施例に係る光源ユニットを取り付けた照明装置の据え付け図であり、図2は、本発明の一実施例に係る光源ユニットを取り付けた照明装置の斜視図であり、図3は、本発明の一実施例に係る光源ユニットを取り付けた照明装置の平面図であり、図4、図3のIV−IV線断面図であり、図5は、ヒートシンク及び光反射曲面の関係を図式的に示した概略図であり、図6は、本発明の一実施例に係る光源ユニットの温度特性を評価した評価方法の説明図であり、図7は、図6の評価方法で用いた評価モデルの回路図及び電気特性パラメータの一覧表であり、図8は、図6の評価モデルにおけるパラメータの一覧表及び評価結果表である。
なお、光源ユニット140の交換作業は、光源ユニット取付用筐体110から透明部材120を取り外した状態で行われる。
なお、光反射面130Sは、開口部111に突出した凸状に形成された光反射曲面であってもよい。
なお、図5に示すように、放熱フィン142Bの根元から光反射曲面130Sの先端領域までの長さdは、光源光Lを効率良く反射するとともに赤外光IRを漏れなく透明部材120の側に反射するように、光反射曲面130Sの先端領域から光反射曲面130Sの焦点までの距離aのN倍すなわち整数倍になっているほうが好ましい。
[評価条件]
図6及び図7に示すように、評価用光源ユニット240は、発光ダイオード241と、ヒートシンク242と、ヒートシンク242の表面に形成されているとともにヒートシンク242により高い熱放射率を有する熱放射膜243と備えて形成され、上述の光源ユニット140とほぼ同様の構成を有している。
評価用光源ユニット240は、筐体210の内部空間210Aに設置されている。
光反射板230は、筐体210の内部空間210Aに設置された状態で赤外光を透明部材220に向かって反射する。
透明部材220は、筐体210の開口部211を密閉し、筐体210の内部空間210A及び外部空間210Bを相互に仕切っている。
評価時において、測定点a、s、c、eの4点の温度が、サーモビューア等の非接触温度測定装置を用いて測定される。
また、図6では、評価用光源ユニット240は、説明の便宜上発光ダイオード141を有しているが、図7に示すように、実際の評価では、評価用光源ユニット240は、直列接続された6個の発光ダイオード241を有している。
本評価では、熱放射膜243の効果を判断する指標として、評価時における発光ダイオード(LED)の電力損失P、LEDカソード側温度Ts、及び、発光ダイオードの熱抵抗Rjsから算出されるジャンクション温度Tjを採用した。
また、本評価では、発光ダイオード241に連続して3時間通電してジャンクション温度Tjを算出し、モニターと、本願発明品すなわち評価用光源ユニット240とについてジャンクション温度Tjを比較した。
また、本評価で用いたモニター及び本願発明品は、熱放射膜243の有無を除いて同一構造を有している。
図8に示すように、本評価では、モニター及び本願発明品のそれぞれのジャンクション温度Tjの最高温度は、101、7℃、91,1℃であり、本願発明品のジャンクション温度Tjは、モニターのジャンクション温度Tjに比べて10.6℃だけ低く抑えられている。
したがって、本評価では、熱放射膜243が発光ダイオード241の温度上昇を抑制しているという結果が得られた。
110 ・・・ 光源ユニット取付用筐体
110A ・・・ 光源ユニット取付用筐体の内部空間
110B ・・・ 光源ユニット取付用筐体の外部空間
111 ・・・ 光源ユニット取付用筐体の開口部
120 ・・・ 透明部材
120S ・・・ 平板形状を有する透明部材の主面
130 ・・・ 光反射板
130S ・・・ 光反射面
140 ・・・ 光源ユニット
141 ・・・ 発光ダイオード
142 ・・・ ヒートシンク
142A ・・・ ヒートシンク本体
142B ・・・ ヒートシンク本体に形成された放熱フィン
143 ・・・ 熱放射膜
L ・・・ 光源光
IR ・・・ 赤外光
DL ・・・ ヒートシンク本体及び放熱フィンの長手方向
HL ・・・ 複数の放熱Bのそれぞれの先端部を結んだ仮想接続線
T ・・・ 照明装置を据え付けるトンネル
TW ・・・ トンネルの壁面
Claims (3)
- 光源ユニット取付用筐体と該光源ユニット取付用筐体の開口部に着脱自在に取り付けられて前記光源ユニット取付用筐体の内部空間を密閉するとともに光源光及び赤外光を透過させる透明部材と前記内部空間に設けられているとともに前記内部空間から前記光源ユニット取付用筐体の外部空間へ向かって少なくとも前記赤外光を反射する光反射板とを備えている照明装置に照明光源として用いられるとともに前記光源ユニット取付用筐体に対して前記内部空間に設置される光源ユニットであって、
前記透明部材に向かって前記光源光を出射する少なくとも一つの半導体発光素子と、
該半導体発光素子を設置した基板と、
該基板の表面に被膜して前記基板より高い熱放射率を有する熱放射膜とを備え、
前記基板が、前記透明部材と光反射板との間に配設されているとともに、前記熱放射膜が、前記基板における光反射板側の表面を被膜し、
前記基板が、ヒートシンクであり、
該ヒートシンクが、前記半導体発光素子を設置したヒートシンク本体と該ヒートシンク本体に形成された複数の放熱フィンとを有し、
前記透明部材が、平板形状を形成する平板状透明部材であり、
前記光反射板の光反射面が、前記平板状透明部材の主面に直交して前記半導体発光素子を含む仮想平面で前記光反射板を切った断面において前記開口部に向かって開口する凹状又は前記開口部に向かって突出した凸状の光反射曲面であり、
前記複数の放熱フィンのそれぞれの先端部を結んだ仮想接続線が、前記平板状透明部材の主面に直交して前記半導体発光素子を含む仮想平面で前記光反射板を切った断面において前記光反射曲面に沿った曲線を形成していることを特徴とする光源ユニット。 - 前記光反射曲面が、前記平板状透明部材に向かって前記光源光を反射することを特徴とする請求項1に記載の光源ユニット。
- 前記ヒートシンク本体及び放熱フィンが、前記光源ユニット取付用筐体の長手方向に沿って延び、
前記半導体発光素子が、前記ヒートシンク本体及び放熱フィンの長手方向に沿って複数配列されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光源ユニット。
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