JP6116049B2 - Light emitting diode projector - Google Patents

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本発明は、発光ダイオード素子を光源とする発光ダイオード式投光器に関する。特に、屋外で使用される比較的光量が多い大型の投光器に関する。   The present invention relates to a light emitting diode projector using a light emitting diode element as a light source. In particular, the present invention relates to a large projector that has a relatively large amount of light used outdoors.

近年、発光ダイオード素子で白色光を得る技術の進歩にともなって、白熱灯、蛍光灯、水銀灯のような照明灯から発光ダイオード式照明灯への転換が急速に進んでいる。そして、テニスコートのような運動場ないしは競技場の夜間照明、庭園の照明、あるいは看板の照明に使用されている比較的光量が多い大型の投光器の光源としても主に水銀灯に代えて発光ダイオード素子が利用されるようになってきている。以下、本発明では、電極を含む発光ダイオードの半導体チップを発光ダイオード素子(LED)という。   In recent years, with the progress of technology for obtaining white light with a light-emitting diode element, the conversion from an illumination lamp such as an incandescent lamp, a fluorescent lamp, and a mercury lamp to a light-emitting diode-type illumination lamp is rapidly progressing. And light-emitting diode elements are mainly used in place of mercury lamps as light sources for large floodlights with a relatively large amount of light that are used for night lighting, garden lighting, or signage lighting for tennis courts and sports fields. It is getting used. Hereinafter, in the present invention, a semiconductor chip of a light emitting diode including electrodes is referred to as a light emitting diode element (LED).

LED式投光器に対して水銀灯式投光器と同じだけの照射距離を求めると、LEDの発熱量が許容量を超えてしまう。そこで、投光器には、翼面積を大きくすることができる平板形状のフィンを備えたヒートシンクが設けられている。しかしながら、光源のLEDの温度が手を触れることができないほどの高温になる大光量の投光器においては、大型のヒートシンクによるだけでは、エネルギ損失を十分に低減することができず、依然としてLEDが破損するおそれがある。   If the irradiation distance which is the same as the mercury lamp projector is obtained for the LED projector, the amount of heat generated by the LED exceeds the allowable amount. Therefore, the light projector is provided with a heat sink having flat fins that can increase the blade area. However, in a projector having a large amount of light where the temperature of the LED of the light source is too high to touch, the energy loss cannot be sufficiently reduced only by using a large heat sink, and the LED is still damaged. There is a fear.

ヒートシンク本体の体積を大きくするとともに、平板形状のフィンの数を多くしてフィンの総面積をより広くすることによって放熱効果を高くすることが可能である。しかしながら、ヒートシンク本体を大きくしすぎると、ヒートシンクの質量が増大して投光器の総重量が重くなる。また、金属の一体成形加工では、翼面積がより大きくて薄い平板形状のフィンを十分な数だけ増設することが難しい。   It is possible to increase the heat dissipation effect by increasing the volume of the heat sink body and increasing the total number of fins by increasing the number of flat fins. However, if the heat sink body is too large, the mass of the heat sink increases and the total weight of the projector increases. Further, in the metal integral molding process, it is difficult to add a sufficient number of thin plate-shaped fins having a larger blade area.

送風ファンまたは水冷装置のように強制的に冷却する冷却装置を設けると、部品点数が増大して投光器の構造がより繊細になる。そのため、生産性が低下する。また、直射日光と風雪雨に曝される屋外の照明設備では、冷却装置を搭載した投光器は、より損傷しやすくなる。その結果、冷却装置が不要である水銀灯式投光器のようないわゆる電球を光源とする投光器に比べて、設置、点検、修理、あるいは交換による設備と維持管理に要する作業と費用の負担がより大きくなる。   If a cooling device that forcibly cools, such as a blower fan or a water cooling device, is provided, the number of parts increases and the structure of the projector becomes more delicate. Therefore, productivity is reduced. In addition, in an outdoor lighting facility that is exposed to direct sunlight and wind, snow and rain, a projector equipped with a cooling device is more easily damaged. As a result, compared to a projector using a so-called light bulb as a light source such as a mercury lamp projector that does not require a cooling device, the burden of work and cost required for equipment and maintenance by installation, inspection, repair, or replacement is greater. .

例えば、特許文献1に示されるように、複数のLEDを配設した基板の下面に設けられ、中空空間内に冷却媒体を収容したヒートシンク本体と複数の放熱フィンとの間にペルチェ素子を設けて成る発光ダイオードモジュールが知られている。ペルチェ素子は、原理上、冷却効率がそれほど優れているとは言い難いが、冷却装置を比較的小さくできる利点がある。また、冷却装置の構造が比較的簡単である。   For example, as shown in Patent Document 1, a Peltier element is provided between a heat sink body provided with a cooling medium in a hollow space and a plurality of heat radiation fins provided on a lower surface of a substrate on which a plurality of LEDs are arranged. A light emitting diode module is known. Although the Peltier element cannot be said that the cooling efficiency is so excellent in principle, there is an advantage that the cooling device can be made relatively small. Further, the structure of the cooling device is relatively simple.

特開2008−53724号公報JP 2008-53724 A

ペルチェ素子は、吸収側から熱を吸収し、排熱側に熱を移動させ、排熱側から熱を排熱させる構成であるので、ペルチェ素子を効果的に冷却しないと冷却効率が向上しない。特に、十分に放熱されずに熱が溜まった状態になると、ペルチェ素子自体が焼損するおそれがある。そのため、屋外で使用する投光器の冷却装置としてペルチェ素子を利用した場合は、依然として冷却装置が故障するおそれが高い。   Since the Peltier element is configured to absorb heat from the absorption side, transfer heat to the exhaust heat side, and exhaust heat from the exhaust heat side, cooling efficiency cannot be improved unless the Peltier element is effectively cooled. In particular, if heat is accumulated without being sufficiently radiated, the Peltier element itself may be burned out. Therefore, when a Peltier element is used as a cooling device for a projector used outdoors, the cooling device is still likely to fail.

本発明は、上記課題に鑑みて、構成が比較的簡単で、より効率よく放熱できるヒートシンクを備えたLED式投光器を提供することを目的とする。本発明の利点は、具体的な発明の実施の形態の説明において、その都度示される。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an LED projector having a heat sink that has a relatively simple configuration and can radiate heat more efficiently. The advantages of the present invention will be shown each time in the description of specific embodiments of the invention.

本発明の投光器は、上記課題を解決するために、光源である複数の発光ダイオード素子(2)が配設された基板(3)と、内側に穴形状の空間が形成されるように構成され前記空間が形成されていない面に基板(3)を密着固定する基体(61)と、空間に蓋をして塞ぐように基体(61)に固定され基体(61)における基板(3)を密着固定する面に対して反対側の面に複数の直線の溝がそれぞれ平行に形成されている振動体(62)とで成る本体(6A)と、薄板で形成され可能な限り小さい所定の間隔で互いに平行になるように本体(6A)の振動体(62)に形成されている複数の直線の各溝にそれぞれ嵌め合わせて設けられる複数のフィン(6B)と、本体(6A)の基体(61)と振動体(62)との間に形成された空間振動体(62)に接触するように設けられフィン(6B)を振動させる角板形状または円板形状の超音波振動子(6C)と、で成るヒートシンク(6)と、を有するようにされる。 In order to solve the above problems, the projector according to the present invention is configured such that a substrate (3) on which a plurality of light emitting diode elements (2) as light sources are disposed, and a hole-shaped space is formed inside. A base (61) for tightly fixing the substrate (3) to the surface where the space is not formed, and a base (61) fixed to the base (61) so as to cover the space with a lid are in close contact with the base (61). A main body (6A) composed of a vibrating body (62) in which a plurality of linear grooves are formed in parallel on the surface opposite to the surface to be fixed, and a thin plate formed at a predetermined minimum interval. A plurality of fins (6B) that are respectively fitted in a plurality of straight grooves formed on the vibrator (62) of the main body (6A) so as to be parallel to each other, and a base (61 of the main body (6A)) ) and vibration in the space formed between the vibrator (62) A square plate shape or a disc shape of the ultrasonic transducer vibrates the body (62) fins are provided so as to be in contact with (6B) (6C), the heat sink (6) made of, is to have.

上記投光器は、好ましくは、超音波振動子(6C)が基体(61)と振動体(62)との間に設けられるようにされる。なお、上記括弧内に記載された符号は、説明の便宜上、図面を参照することができるように図面に設けられた符号を付したものであって、本発明を図面に示されている具体的な実施の形態に限定するものではない。   In the projector, the ultrasonic transducer (6C) is preferably provided between the base (61) and the vibrating body (62). In addition, the code | symbol described in the said parenthesis attaches | subjects the code | symbol provided in drawing so that drawing can be referred for convenience of explanation, Comprising: This invention is shown concretely in drawing However, the present invention is not limited to such an embodiment.

本発明の投光器は、超音波振動子によって薄い平板形状のフィンに微細な振動を付与する。互いに平行に設けられたフィンのそれぞれ隣り合うフィンとフィンとの間に形成される空間において放熱によって温度が上昇した空気が振動するフィンに煽られて対流が促進する。そのため、上記空間における空気が循環し、放熱効果が向上し、基板の温度を所定温度以下に維持することができる。その結果、設備と維持管理に要する作業と費用の負担が軽減される。   The projector of the present invention imparts minute vibrations to a thin flat fin by an ultrasonic vibrator. In a space formed between fins adjacent to each other provided in parallel to each other, air whose temperature has risen due to heat dissipation is swept by the vibrating fins and convection is promoted. Therefore, the air in the space is circulated, the heat dissipation effect is improved, and the temperature of the substrate can be maintained at a predetermined temperature or lower. As a result, the burden of work and costs required for equipment and maintenance is reduced.

本発明の実施の形態の投光器を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the projector of embodiment of this invention. 実施の形態の投光器のリフレクタを外した状態の正面図である。It is a front view of the state which removed the reflector of the projector of an embodiment. 本発明の投光器を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the light projector of this invention.

図1ないし図3は、本発明の投光器の実施の形態を示す。本発明では、図1に示されるように、投光器を設置して光を照射する直線方向を照射方向Dxとする。そして、照射方向Dxに向かう面を投光器の前面または正面とし、前面の反対面を後面または背面とする。また、照射方向Dxに対して右側を右側面、左側を左側面、上側を上面、下側を下面とする。なお、照射方向Dxに沿って後面から前面に向かう方向を前後方向、上面から下面の方向を上下方向または縦方向、左右両側面の方向を左右方向または横方向として説明する。   1 to 3 show an embodiment of a projector according to the present invention. In the present invention, as shown in FIG. 1, a linear direction in which a projector is installed to irradiate light is defined as an irradiation direction Dx. And the surface which goes to the irradiation direction Dx is made into the front surface or front surface of a projector, and the opposite surface of a front surface is made into a back surface or a back surface. Further, the right side is the right side, the left side is the left side, the upper side is the upper side, and the lower side is the lower side with respect to the irradiation direction Dx. The direction from the rear surface to the front surface along the irradiation direction Dx will be described as the front-rear direction, the direction from the upper surface to the lower surface as the vertical direction or the vertical direction, and the directions of the left and right side surfaces as the horizontal direction or the horizontal direction.

LED式投光器は、図1ないし図3に示されるように、投光器本体1と、投光器本体1に設けられる光源である複数の発光ダイオード素子(LED)2と、複数のLED2が配設された基板3と、投光器本体1を支持する支持体4と、光源のLED2を囲繞するように設けられるリフレクタ5と、投光器本体1に設けられ基板3に対して全面で接触するように基板3を密着固定するヒートシンク6と、を有する。   As shown in FIGS. 1 to 3, the LED projector includes a projector main body 1, a plurality of light emitting diode elements (LEDs) 2 that are light sources provided in the projector main body 1, and a substrate on which a plurality of LEDs 2 are disposed. 3, a support 4 that supports the projector main body 1, a reflector 5 that is provided so as to surround the LED 2 of the light source, and a substrate 3 that is provided in the projector main body 1 so as to be in contact with the entire surface of the substrate 3. And a heat sink 6.

複数のLED2には、投光器本体1から遠く離れた場所に設けられている図示しない直流電源から電力が供給される。例えば、投光器本体1の下側に入力端子が設けられ、入力端子と直流電源との間がケーブルで接続される。投光器本体1と直流電源との間の距離には制限があるので、施設の規模によっては、複数の投光器に複数の直流電源からそれぞれ給電されるようにすることができる。   The plurality of LEDs 2 are supplied with electric power from a DC power source (not shown) provided far away from the projector main body 1. For example, an input terminal is provided on the lower side of the projector main body 1, and a cable is connected between the input terminal and the DC power source. Since the distance between the projector main body 1 and the DC power supply is limited, depending on the scale of the facility, the plurality of projectors can be supplied with power from the plurality of DC power supplies.

複数のLED2は、電気的に数個ないし十数個単位で直列に接続される。直列に接続された複数のLED2で成る直列ユニットは、それぞれ並列に接続される。直流電源から定格最大の電流値が供給されたときに得ることができる最大の光量が所要の光量を十分に超えるように、光量に余裕をもたせた個数だけ基板3に配設されている。LED2が損傷して直列ユニットが電気的に切断されても、所要の光量の光を照射し続けることができる。   The plurality of LEDs 2 are electrically connected in series in units of several to a dozen. A series unit composed of a plurality of LEDs 2 connected in series is connected in parallel. The substrate 3 is provided with the number of the light quantity with a margin so that the maximum light quantity that can be obtained when the rated maximum current value is supplied from the DC power supply sufficiently exceeds the required light quantity. Even if the LED 2 is damaged and the series unit is electrically disconnected, it is possible to continue irradiating with a required amount of light.

基板3は、良熱伝導性の金属で成る。したがって、基板3は、LED2から生じる熱を短時間に吸熱する。具体的に、基板3は、銅で成る。基板3に隣接して図示しないプリント基板が設けられていて、プリント基板を通して基板3に電流を供給する。基板3は、シリコングリースあるいはグラファイトシートのような柔軟な熱伝達体を介在させてヒートシンク6にLED2が配設されていない裏面全面が密着するように固定される。そのため、LED2が発する熱は、基板3を通して速やかにヒートシンク6に伝達される。   The substrate 3 is made of a metal with good heat conductivity. Therefore, the substrate 3 absorbs heat generated from the LEDs 2 in a short time. Specifically, the substrate 3 is made of copper. A printed circuit board (not shown) is provided adjacent to the substrate 3 and supplies current to the substrate 3 through the printed circuit board. The substrate 3 is fixed so that the entire back surface where the LED 2 is not disposed is in close contact with the heat sink 6 with a flexible heat transfer body such as silicon grease or graphite sheet interposed therebetween. Therefore, the heat generated by the LED 2 is quickly transmitted to the heat sink 6 through the substrate 3.

投光器本体1は、支持体4によって照明設備における照明塔あるいは照明柱の照明架台に設置される。支持体4は、鉄のような剛性の高い金属の板金の両側を折り曲げて製作されている。支持体4は、照明架台に固定する取付金属とボルトを含めて投光器本体1の荷重に耐える強度を有する。例えば、支持体4は、投光器本体1が高所において、予測可能な強風による負荷を受けたときでも、直ちに破断しない強度を有する。   The projector main body 1 is installed by a support 4 on an illumination tower of an illumination facility or an illumination stand of an illumination column. The support 4 is manufactured by bending both sides of a highly rigid metal sheet metal such as iron. The support body 4 has a strength that can withstand the load of the projector main body 1 including the mounting metal and the bolts that are fixed to the illumination base. For example, the support body 4 has such a strength that it does not break immediately even when the floodlight body 1 is subjected to a predictable strong wind load at a high place.

支持体4における板金の折り曲げられている両端に挟まれた中間部位の2箇所に取付孔が設けられている。1つの取付孔は、弧状の長孔である。支持体4の取付穴の位置と照明架台側に設けられている取付穴の位置を合わせて一方の取付穴にボルトを通して投光器本体1を完全に固定することによって、投光器が照明設備に設置される。   Mounting holes are provided at two locations in the intermediate portion sandwiched between both ends of the support 4 where the sheet metal is bent. One attachment hole is an arc-shaped long hole. By aligning the position of the mounting hole of the support 4 and the position of the mounting hole provided on the side of the illumination stand and completely fixing the projector body 1 through a bolt to one of the mounting holes, the projector is installed in the lighting equipment. .

リフレクタ5は、図1に示されるように、銅の基板3の表面に内筒端の少なくとも一部が接触するように全体がヒートシンク6のヒートシンク本体6Aに取り付けられて固定される。リフレクタ5の内筒端が本体6Aに接触するように固定することもできる。実施の形態における投光器のリフレクタ5は、内筒端が銅の基板3の表面に接触することによって、リフレクタ5がLED2から生じる熱を放熱する放熱板の役割を有する。そのため、実施の形態の投光器は、放熱効果が一層優れる利点を有する。   As shown in FIG. 1, the reflector 5 is entirely attached and fixed to a heat sink body 6 </ b> A of the heat sink 6 so that at least a part of the inner cylinder end contacts the surface of the copper substrate 3. It can also be fixed so that the inner cylinder end of the reflector 5 is in contact with the main body 6A. The reflector 5 of the projector according to the embodiment has a role of a heat radiating plate that radiates heat generated from the LED 2 by the reflector 5 being in contact with the surface of the copper substrate 3. Therefore, the projector according to the embodiment has an advantage that the heat dissipation effect is further improved.

リフレクタ5は、光源のLED2の光を集光し、所定の照射距離に合わせて予め要求されている所定の照射範囲に光を当てるための反射筒である。リフレクタ5の内側は、複数枚の金属の平板で形成される。反射面は、可能な限り反射光を散乱させないように全体的に平滑面であり、高い反射率を有する反射材料が被覆されている。実施の形態の投光器のリフレクタ5は、内側の表面にアルミニウム、銀、酸化チタンのような反射面を形成し得る金属の微粒子を均一に蒸着したアルミニウム板で形成されている。   The reflector 5 is a reflecting tube for condensing the light from the LED 2 serving as a light source and applying light to a predetermined irradiation range required in advance according to a predetermined irradiation distance. The inside of the reflector 5 is formed of a plurality of metal flat plates. The reflection surface is an entirely smooth surface so as not to scatter the reflected light as much as possible, and is coated with a reflection material having a high reflectance. The reflector 5 of the projector according to the embodiment is formed of an aluminum plate in which fine metal particles capable of forming a reflective surface such as aluminum, silver, and titanium oxide are uniformly deposited on the inner surface.

リフレクタ5は、少なくとも、開口5Aの正面形状が四角形状である。実施の形態の投光器のリフレクタ5では、照射方向Dxに対して垂直方向の段面が四角形状である。平坦な照射面において照射された光の境界の形状は、所定の照射角度に応じて開口5Aを投影した形状になる。したがって、照射対象の照射面が平面であるとき、所定の照射範囲の形状は、おおよそ台形になる。なお、照射角度とは、平坦な照射面に対して照射方向Dxがなす角度である。   In the reflector 5, at least the front shape of the opening 5 </ b> A is a square shape. In the reflector 5 of the projector according to the embodiment, the step surface in the direction perpendicular to the irradiation direction Dx has a quadrangular shape. The shape of the boundary of the light irradiated on the flat irradiation surface is a shape obtained by projecting the opening 5A according to a predetermined irradiation angle. Therefore, when the irradiation surface to be irradiated is a flat surface, the shape of the predetermined irradiation range is approximately a trapezoid. The irradiation angle is an angle formed by the irradiation direction Dx with respect to a flat irradiation surface.

照射領域の中央の領域には、光源のLED2からリフレクタ5の反射面で反射されずに直接照射面に当たる光と、反射面で反射した反射光とが重複して照射される。一方、所定の照射領域の外縁の領域では、LED2からリフレクタ5の反射面に反射されずに直接照射面に当たる光の中で比較的距離が長い光が当たる。したがって、外縁の領域における明るさは、中央の領域における明るさよりも暗くなる。そのため、所定の照射範囲を超えて強い光が当たらない。   The central region of the irradiation region is irradiated with light that directly hits the irradiation surface without being reflected by the reflection surface of the reflector 5 from the LED 2 of the light source and reflected light that is reflected by the reflection surface. On the other hand, in a region at the outer edge of the predetermined irradiation region, light having a relatively long distance hits the light directly hitting the irradiation surface without being reflected from the reflection surface of the reflector 5 from the LED 2. Therefore, the brightness in the outer edge region is darker than the brightness in the central region. Therefore, strong light does not strike beyond a predetermined irradiation range.

リフレクタ5は、具体的に、集光部位5Bと照射部位5Cとを含んで成る。集光部位5Bは、主に光源であるLED2の光を集光する役割を有する。集光部位5Bの内面である内側の反射面は、照射方向Dxに対して第1の角度αで外側に向かって四方に拡大する。照射部位5Cは、主に所定の照射距離に合わせて所定の照射範囲に光を当てる役割を有する。照射部位5Cの内側の反射面は、照射方向Dxに対して第1の角度αよりも小さい第2の角度βで外側に向かって四方に拡大する。   Specifically, the reflector 5 includes a condensing part 5B and an irradiation part 5C. The condensing part 5B has a role which mainly condenses the light of LED2 which is a light source. The inner reflecting surface, which is the inner surface of the condensing portion 5B, expands in all directions toward the outside at the first angle α with respect to the irradiation direction Dx. The irradiation part 5C has a role of applying light to a predetermined irradiation range mainly in accordance with a predetermined irradiation distance. The inner reflective surface of the irradiated portion 5C expands outward in all directions at a second angle β smaller than the first angle α with respect to the irradiation direction Dx.

集光部位5Bは、リフレクタ5において照射部位5Cよりも光源のLED2により近い場所に位置する。照射部位5Cは、リフレクタ5において集光部位5Bよりも開口5Aにより近い場所に位置する。照射部位5Cは、集光部位5Bに連接する。集光部位5Bと照射部位5Cとが連接する位置における間口の断面形状は、開口5Aの断面形状と相似の四角形状である。   The condensing part 5B is located in the reflector 5 at a place closer to the LED 2 of the light source than the irradiation part 5C. The irradiation part 5C is located in the reflector 5 at a position closer to the opening 5A than the condensing part 5B. The irradiation part 5C is connected to the condensing part 5B. The cross-sectional shape of the frontage at the position where the condensing part 5B and the irradiation part 5C are connected is a quadrangular shape similar to the cross-sectional shape of the opening 5A.

ヒートシンク6は、基板3を密着固定するヒートシンク基体61およびヒートシンク基体61に固定されるヒートシンク振動体62とで成るヒートシンク本体6Aと、本体6Aに設けられる薄い平板形状の複数のフィン6Bと、本体6Aに設けられ複数のフィン6Bに振動を付与する超音波振動子6Cと、で成る。特に、実施の形態の投光器のヒートシンク6には、ヒートシンク6の質量を軽減するために、本体6Aに中空空間が設けられている。具体的に、本体6Aは、ヒートシンク基体61とヒートシンク振動体62とで構成され、基体61と振動体62との間に中空空間が形成される。   The heat sink 6 includes a heat sink main body 6A including a heat sink base 61 for fixing the substrate 3 in close contact and a heat sink vibrating body 62 fixed to the heat sink base 61, a plurality of thin flat plate-like fins 6B provided on the main body 6A, and the main body 6A. And an ultrasonic transducer 6C that applies vibration to the plurality of fins 6B. In particular, in the heat sink 6 of the projector according to the embodiment, a hollow space is provided in the main body 6A in order to reduce the mass of the heat sink 6. Specifically, the main body 6 </ b> A includes a heat sink base 61 and a heat sink vibrating body 62, and a hollow space is formed between the base 61 and the vibrating body 62.

ヒートシンク基体61は、LED2を配設した銅の基板3を基板3の全面が密着するように固定する。基体61は、穴形状の空間が形成されているアルミニウムの鋳造体または複数のアルミニウムの板を組み合わせて内側に空間が形成されるように構成されている箱体である。基板3は、基体61の上記空間が形成されていない面に設けられる。ヒートシンク振動体62は、基体61に固定される。ヒートシンク振動体62は、アルミニウムで成り、上記空間に蓋をして塞ぐように基体61に固定される。その結果、基体61と振動体62で成る本体6Aに中空空間が形成される。   The heat sink base 61 fixes the copper substrate 3 provided with the LEDs 2 so that the entire surface of the substrate 3 is in close contact. The base body 61 is a box that is configured such that a space is formed inside by combining an aluminum casting body in which a hole-shaped space is formed or a plurality of aluminum plates. The substrate 3 is provided on the surface of the base 61 where the space is not formed. The heat sink vibrating body 62 is fixed to the base body 61. The heat sink vibrating body 62 is made of aluminum, and is fixed to the base 61 so as to cover and close the space. As a result, a hollow space is formed in the main body 6 </ b> A composed of the base body 61 and the vibrating body 62.

フィン6Bは、アルミニウムの薄板で形成されている。複数のフィン6Bは、それぞれ可能な限り小さい所定の間隔でに互いに平行になるようにヒートシンク本体6Aに設けられる。望ましくは、複数のフィン6Bは、投光器本体1が照明架台に取り付けられる姿勢に応じて隣接するフィン6B同士で形成される空間(以下、放熱空間という)が上側に開放する方向に設けられる。実施の形態の投光器では、照射面に対して所定の照射角度をもって下向きに照射するものとして、複数のフィン6Bが投光器本体1の背面で上記空間が外側に開放されるように、本体6Aに対して垂直方向に立設され突出するように設けられている。   The fin 6B is formed of a thin aluminum plate. The plurality of fins 6B are provided on the heat sink body 6A so as to be parallel to each other at a predetermined interval as small as possible. Desirably, the plurality of fins 6B are provided in a direction in which a space formed by adjacent fins 6B (hereinafter referred to as a heat radiation space) is opened upward in accordance with a posture in which the projector main body 1 is attached to the illumination base. In the projector according to the embodiment, it is assumed that the irradiation surface is irradiated downward at a predetermined irradiation angle, and the plurality of fins 6B are open to the outside on the rear surface of the projector main body 1 with respect to the main body 6A. And are provided so as to protrude vertically.

ヒートシンク本体6Aには、基板3を密着固定する面に対して反対側(背面側)の面にフィン6Bを取り付けて固定するための複数の直線の溝がそれぞれ平行に形成されている。特に、実施の形態の投光器のヒートシンク6では、ヒートシンク振動体62に複数の溝が設けられている。上記複数の溝は、切削加工によって形成される。そして、複数のフィン6Bをそれぞれ各溝に嵌め合わせて熱伝導製の金属による溶接または高熱伝導率を有する接着剤による接着によって本体6Aに固着される。   In the heat sink body 6A, a plurality of straight grooves for attaching and fixing the fins 6B to the surface opposite to the surface (the rear surface side) with respect to the surface to which the substrate 3 is closely fixed are formed in parallel. In particular, in the heat sink 6 of the projector according to the embodiment, the heat sink vibrating body 62 is provided with a plurality of grooves. The plurality of grooves are formed by cutting. Then, the plurality of fins 6B are fitted into the respective grooves and fixed to the main body 6A by welding with a metal made of heat conduction or adhesion with an adhesive having high thermal conductivity.

そのため、ヒートシンク6は、フィン6Bの翼面積をより大きくするとともに、厚さをより薄くすることができる。また、フィン6Bをヒートシンク本体6Aに取り付けるための取付代が不要である。また、隣接するフィン6B同士の所定の間隔をより小さくすることができる。したがって、より多くの数のフィン6Bを設けることができるとともに、放熱効果に対する相対的なヒートシンク6の質量の増大が最小限度に抑えられる。そして、薄い平板形状のフィン6Bは、全面が平坦であるので、放熱空間において円滑な流動を阻害せず、十分な放熱効果を得ることができる。   Therefore, the heat sink 6 can increase the blade area of the fin 6B and reduce the thickness. Moreover, the attachment cost for attaching the fin 6B to the heat sink main body 6A is unnecessary. Moreover, the predetermined space | interval of adjacent fin 6B can be made smaller. Therefore, a larger number of fins 6B can be provided, and an increase in the mass of the heat sink 6 relative to the heat dissipation effect can be minimized. And since the thin flat fin 6B is flat on the whole surface, it can obtain a sufficient heat dissipation effect without hindering smooth flow in the heat dissipation space.

単位時間当たりの放熱量を多くするために、可能な限り多くの数のフィン6Bを設けるべきである。ただし、隣接するフィン6B同士の間隔が小さすぎると、放熱空間における空気の流れが悪くなる。その結果、放熱によって温められた空気が放熱空間の中に滞留して温度が低い外気と交換されにくくなり、放熱効果が低下する。したがって、基本的に、複数のフィン6Bが配置される所定の間隔は、投光器の設置場所に依存して、少なくとも温められた空気が放熱空間から速やかに放出されるために最低限度必要な長さよりも長い。   In order to increase the heat radiation amount per unit time, as many fins 6B as possible should be provided. However, if the interval between the adjacent fins 6B is too small, the air flow in the heat dissipation space is deteriorated. As a result, the air heated by heat dissipation stays in the heat dissipation space and is not easily exchanged with outside air having a low temperature, and the heat dissipation effect is reduced. Therefore, basically, the predetermined interval at which the plurality of fins 6B are arranged depends on the installation location of the projector, and at least the length necessary for at least warmed air to be quickly discharged from the heat dissipation space. Also long.

薄いアルミニウムのフィン6Bは、剛性が小さく曲りやすい。フィン6Bが曲がると、放熱空間が曲がったフィン6Bによって塞がれて空気の流動性を低下させるおそれがある。そこで、望ましくは、複数のフィン6Bとヒートシンク本体6A側に対して反対側の縁を固定して支持する補強材7を設ける。補強材7は、同時にフィン6Bが本体6Aから脱落することを防止する。   The thin aluminum fin 6B has small rigidity and is easy to bend. If the fins 6B are bent, the heat dissipation space may be blocked by the bent fins 6B and the air fluidity may be reduced. Therefore, it is desirable to provide a reinforcing member 7 that fixes and supports the opposite edges of the plurality of fins 6B and the heat sink body 6A. The reinforcing material 7 prevents the fins 6B from dropping off from the main body 6A at the same time.

超音波振動子6Cは、フィン6Bを振動させる手段である。超音波振動子6Cは、実質的にヒートシンク6Aの中に設けられる。より具体的には、超音波振動子6Cは、ヒートシンク振動体61に形成された取付空間に収納されるようにヒートシンク基体61と振動体62との間に設けられる。超音波振動子6Cは、図2に示されるように、複数設けることができる。超音波振動子6Cは、基体61と振動体62との間の熱伝導の効率を著しく低下させることがない範囲で振動体62に接触するように設けられる。   The ultrasonic transducer 6C is means for vibrating the fin 6B. The ultrasonic transducer 6C is provided substantially in the heat sink 6A. More specifically, the ultrasonic transducer 6 </ b> C is provided between the heat sink base 61 and the vibrating body 62 so as to be accommodated in a mounting space formed in the heat sink vibrating body 61. A plurality of ultrasonic transducers 6C can be provided as shown in FIG. The ultrasonic vibrator 6 </ b> C is provided so as to come into contact with the vibrating body 62 within a range in which the efficiency of heat conduction between the base 61 and the vibrating body 62 is not significantly reduced.

超音波振動子6Cは、図示しないリード線から高周波電流が供給されると、所定の周波数で拡大と縮小を繰り返す。超音波振動子6Cがヒートシンク振動体62と接触するように設けられているため、比較的質量が大きいヒートシンク基体61を殆ど振動させることなく、振動体62を微振動させる。このとき、振動体62に形成されている各溝にそれぞれ固着されているフィン6Bが薄い平板形状であるので、振動体62の振動によってフィン6Bが超音波振動する。   When a high-frequency current is supplied from a lead wire (not shown), the ultrasonic transducer 6C repeats expansion and reduction at a predetermined frequency. Since the ultrasonic vibrator 6C is provided so as to come into contact with the heat sink vibrating body 62, the vibrating body 62 is slightly vibrated without substantially vibrating the heat sink base 61 having a relatively large mass. At this time, since the fin 6B fixed to each groove formed in the vibrating body 62 has a thin flat plate shape, the fin 6B is ultrasonically vibrated by the vibration of the vibrating body 62.

超音波振動子6Cによって複数のフィン6Bに微振動が付与されると、放熱空間の中の空気が煽られて撹拌する。そのため、放熱によって温度が上昇している放熱空間の中の空気の対流が促進されて、熱い空気が積極的に投光器の外に放出され、比較的温度が低い外気と入れ換えられる。その結果、放熱空間の中の温度の上昇を抑えて放熱効果をより高めることができる。   When fine vibration is applied to the plurality of fins 6B by the ultrasonic vibrator 6C, the air in the heat dissipation space is blown and stirred. Therefore, convection of air in the heat dissipation space whose temperature is rising due to heat dissipation is promoted, and hot air is positively released out of the projector, and is replaced with outside air having a relatively low temperature. As a result, the temperature rise in the heat dissipation space can be suppressed and the heat dissipation effect can be further enhanced.

以上に説明されるように、実施の形態の投光器のヒートシンク6では、超音波振動子6Cがヒートシンク6のヒートシンク本体6の中に収容されているので、損傷しにくい。また、複数のフィン6Bが薄い平板形状であるために超音波振動によって容易に振動し、超音波振動子6Cは、人の聴力の範囲外の高周波で振動してフィン6Bを振動させるので、騒音の問題が生じない。特に、実施の形態の投光器では、超音波振動子6Cがヒートシンク振動体62を振動させる構成であるので、光源のLED2を殆ど振動させることがなく、人が体感できる範囲で光の揺らぎを発生させない。   As described above, in the heat sink 6 of the projector according to the embodiment, since the ultrasonic transducer 6C is housed in the heat sink body 6 of the heat sink 6, it is difficult to be damaged. In addition, since the plurality of fins 6B have a thin flat plate shape, they easily vibrate by ultrasonic vibration, and the ultrasonic vibrator 6C vibrates the fins 6B by vibrating at a high frequency outside the range of human hearing. The problem does not occur. In particular, in the projector according to the embodiment, since the ultrasonic vibrator 6C vibrates the heat sink vibrator 62, the LED 2 of the light source hardly vibrates and does not generate light fluctuations as long as a human can experience it. .

超音波振動子6Cは、具体的に、圧電セラミックスである。実施の形態の投光器では、焼結セラミックス板と電極板とを重ねて成る薄い角板形状または円板形状の超音波振動子6Cをヒートシンク本体6Aに対して電気的に絶縁した状態で複数分散配置している。例えば、図2に示されるように、4個の四角板形状の圧電セラミックスを配設している。そのため、実施の形態の投光器によると、ヒートシンク基体61とヒートシンク振動体62との接合面において超音波振動子9Cが占有する面積を小さくし、熱伝導性の低下を抑えることができる。   Specifically, the ultrasonic vibrator 6C is a piezoelectric ceramic. In the projector of the embodiment, a plurality of thin rectangular plate-shaped or disk-shaped ultrasonic transducers 6C formed by stacking sintered ceramic plates and electrode plates are dispersedly arranged in a state of being electrically insulated from the heat sink body 6A. doing. For example, as shown in FIG. 2, four rectangular plate-shaped piezoelectric ceramics are arranged. Therefore, according to the projector of the embodiment, it is possible to reduce the area occupied by the ultrasonic transducer 9 </ b> C at the joint surface between the heat sink base 61 and the heat sink vibrating body 62 and suppress a decrease in thermal conductivity.

以上に説明される実施の形態の投光器は、薄い平板形状のフィンを超音波振動によって微細に振動させる構成であるので、放熱効果を向上させることができ、屋外で使用される比較的大型のLED投光器に適する。本発明の投光器は、図面に示される具体的な実施の形態に限定されず、すでにいくつかの例が挙げられているように、本発明の目的を逸脱しない範囲で実施の形態の投光器を変形し応用して実施することが可能である。例えば、ヒートシンク本体の外側におけるフィンの取付部位に複数の超音波振動子を設けることによって選択的に複数のフィンに直接振動を付与するようにすることができる。   Since the projector according to the embodiment described above is configured to finely vibrate thin flat fins by ultrasonic vibration, the heat dissipation effect can be improved, and a relatively large LED used outdoors. Suitable for floodlights. The projector according to the present invention is not limited to the specific embodiment shown in the drawings, and as some examples have already been given, the projector according to the embodiment is modified without departing from the object of the present invention. It is possible to implement by applying. For example, it is possible to selectively apply vibration directly to the plurality of fins by providing a plurality of ultrasonic transducers at the fin attachment site outside the heat sink body.

本発明のLED式投光器は、特に、運動場の夜間照明設備の照明、庭園の照明、看板の照明、工事現場における照明のように、屋外で要求される照明に有益であり、多様な産業で実施可能である。本発明の投光器は、消費電力を低減し、指定有害物質を含まず、比較的安全であり、LED式投光器の普及に寄与する。   The LED type projector of the present invention is particularly useful for lighting required outdoors such as lighting for night lighting equipment in a playground, garden lighting, signboard lighting, and lighting at a construction site, and is implemented in various industries. Is possible. The projector of the present invention reduces power consumption, does not contain a designated harmful substance, is relatively safe, and contributes to the popularization of LED projectors.

1 投光器本体
2 発光ダイオード素子(LED)
3 基板
4 支持体
5 リフレクタ
5A 集光部位
5B 照射部位
6 ヒートシンク
6A ヒートシンク本体
6B フィン(放熱板)
6C 超音波振動子
61 ヒートシンク基体
62 ヒートシンク振動体
7 補強材
1 Emitter body 2 Light-emitting diode element (LED)
3 Substrate 4 Support 5 Reflector 5A Condensing part 5B Irradiation part 6 Heat sink 6A Heat sink body 6B Fin (heat sink)
6C Ultrasonic vibrator 61 Heat sink base 62 Heat sink vibrator 7 Reinforcing material

Claims (1)

光源である複数の発光ダイオード素子が配設された基板と、
内側に穴形状の空間が形成されるように構成され前記空間が形成されていない面に前記基板を密着固定する基体と、前記空間に蓋をして塞ぐように前記基体に固定され前記基体における前記基板を密着固定する面に対して反対側の面に複数の直線の溝がそれぞれ平行に形成されている振動体とで成る本体と、薄板で形成され可能な限り小さい所定の間隔で互いに平行になるように前記本体の前記振動体に形成されている前記複数の直線の各溝それぞれ嵌め合わせて設けられる複数のフィンと、前記本体の前記基体と前記振動体との間に形成された前記空間前記振動体に接触するように設けられ前記フィンを振動させる角板形状または円板形状の超音波振動子と、で成るヒートシンクと、
を有する発光ダイオード式投光器。
A substrate on which a plurality of light emitting diode elements as light sources are disposed;
A base that is configured so that a hole-shaped space is formed on the inner side and that tightly fixes the substrate to a surface on which the space is not formed, and a base that is fixed to the base so as to cover the space with a lid . parallel to each other in the main body and a small predetermined distance as possible are formed by the thin plate grooves of the plurality of straight lines on the opposite side made of parallel-formed have that vibrator respectively with respect to a plane closely fixed to the substrate A plurality of fins that are respectively fitted to the plurality of straight grooves formed in the vibrator of the main body, and the base of the main body and the vibrator are formed. A heat sink composed of a square plate-shaped or disk-shaped ultrasonic transducer provided in the space so as to be in contact with the vibrating body and vibrating the fin;
A light emitting diode type projector.
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