JP6389837B2 - 投光器 - Google Patents

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Description

発明の詳細な説明
本発明は、発光手段として多数のＬＥＤ素子を配置したＬＥＤ投光器に係り、ＬＥＤ素子および電源部の発熱を効率よく低減する放熱構造を備えたＬＥＤ投光器に関する。
発光性能の向上と低消費電力という特性から、発光デバイスにＬＥＤ素子を用いた照明器具が実用化されている。ＬＥＤ素子を用いた照明器具は、１又は複数のＬＥＤ素子を実装容器（灯器）に封止して構成し、工事現場での照明や公共施設や競技場などの照明や屋内で用いる投光器まで多様な出力、形状、サイズのものが実用化されている。
ＬＥＤ投光器などは、例えば図５乃至図７に示されるように強力なバッテリ装置２２を備えたＬＥＤ投光装置２１に装着されて工事現場や公共施設などで適宜な場所に設置されて使用される。
ＬＥＤ投光装置２１は、通常図７に示されるように、伸縮支柱２３は、縮小して、移動するが、使用時は、その支柱を伸ばして（図５乃至図６参照）使用することが多いため（例えば伸縮支柱２３は、５ｍほどの高さになる）ＬＥＤ投光器１は重量、体積ともにコンパクト設計が心がけられている。
また、その点灯のための駆動電源は、ＬＥＤ素子と共に共通の灯器に収容されたものや、ＬＥＤ素子の灯器とは別のユニット（電源回路）として灯器本体とは別部品としたものなどがある。
ところで大光量が要求されるＬＥＤは、複数のＬＥＤ素子を縦横に配列して全体として大光量の投光装置としている。このような投光装置に用いるＬＥＤ投光器は、屋内等で使用されるＬＥＤ照明器具に比べ、一つのＬＥＤ投光器に搭載されるＬＥＤ素子の数が多く、その発熱量は膨大なものとなる。
ＬＥＤ素子は電流駆動であり、発光に寄与しない電力は熱となって灯器に滞留する。複数のＬＥＤ投光器を配列した投光装置の場合には、個々のＬＥＤ投光器に備える通常の放熱フィンなどのヒートシンクでは十分な放熱効果を得ることは困難である。
このようなＬＥＤ投光器における上記したＬＥＤ素子と電源回路の発熱の処理（放熱）構造に関する従来技術を開示したものとしては、特許文献１、特許文献２、などを挙げることができる。
特許文献１に開示のＬＥＤ照明装置は、前面をＬＥＤ素子からなる投光部としたパネル状投光部と、そのパネル状投光部の背面に設けて前記ＬＥＤ素子から伝達される熱を煙突効果で放熱するための投光部放熱部とが設けられた構成が開示されている。
また、特許文献２では、そしてＬＥＤを搭載した筐体の円筒状部分の軸方向Ｄ側の端部に配置され、この筐体内において、流出側パンチング部と流入側パンチング部との間には、ファンが配置されている。ＬＥＤを駆動するとき、ファンを駆動することで、流入側パンチング部から流入した空気がＬＥＤを冷却し、流出側パンチング部から排出される構成が開示されている。
特開２０１６−１２５１６号公報 特開２０１４−１５４４３４号公報
特許文献１に開示されている技術は、パネル状投光部の背面に設けて前記ＬＥＤ素子から伝達される熱を煙突効果で効率よく放熱できるようにしたものであるが、下から上に上昇する気流を利用したもので、投光器を利用する場所により効果が異なり、また小型化が困難であった。
また、特許文献２に示された放熱構造は、冷却ファンを用いて、ＬＥＤを駆動するとき、この冷却ファンを駆動することで、流入側パンチング部から流入した空気によりＬＥＤを冷却し、流出側パンチング部から排出されるようにしているが、ＬＥＤが取り付けられたアルミ基板を十分冷却しておらず効率が良くなかった。
上述の如く、従来のＬＥＤ照明器具の放熱構造を大型（大光量）の投光器にそのまま適用することは、器具の製造コスト、完成した投光器の設置に要する付帯的なコストを考慮すると、現実的でない。本発明の目的は、冷却ファンなどの冷却手段を効率よく用いることができ、小型化を目指すことができるＬＥＤ投光器を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係るＬＥＤ投光器は、以下に記述する構成とした。なお、ここでは、本発明の構成を理解し易くするために、実施例の図面における参照符合を付記して記述する。
本発明のＬＥＤ投光器１は、図１に示したように、前面に複数のＬＥＤ素子Ｌを配置した投光面を形成してなるパネル状投光部２と、このパネル状投光部２の背面に複数の放熱板７を有するヒートシンク３と、さらにこのヒートシンク３の中央部に向けて送風する冷却ファン４を順に配置し、電源回路を前記パネル状投光部２の背面側、又は外部に設置された電源回路５から構成されている。そして前記ヒートシンク３の複数の放熱板７は、中央部から周囲に向かって放射状に配置されるとともに、このヒートシンク３の放熱板７の間の連結部８の中央部は、送風する冷却ファンに向かって突出し、中央部から周囲に向かって曲面部９を有して構成されるものである。
さらに請求項２において、前記パネル状投光部２には、投光面となる前面側が透明カバー２ａで覆われて密閉されるとともに、前記投光面から前記ヒートシンク３を貫通する空気調整管１０が設けられている。
理想的な実施例として、前記空気調整管１０には、水分の侵入を防止する防水バルブを設けている。
また請求項４において、前記ヒートシンク３側には、第一のカバー部材１２が設けられ、さらに当該第一のカバー部材１２には、中央部に前記冷却ファン４の空気取り入れ穴１５が設けられるとともに、前記冷却ファン４が取り付けられるようにしてなる。
請求項５において、前記電源回路５は、板状部材に取り付けられ電源プレート６として構成され、さらにこの電源プレート６は、中央部に前記冷却ファン４の空気通過穴１６が設けられるとともに、前記ヒートシンク３と前記第一のカバー部材１２の間に介在されて固定されているものである。
理想的な実施例として、前記第一のカバー部材１２には、当該第一のカバー部材１２の中央部を覆うための第二のカバー部材１３が、空気取り入れ通路となる間隔を有して設けられる。
本発明は、特にヒートシンク３の複数の放熱板７は、中央部から周囲に向かって放射状に配置されるとともに、放熱板７の間の連結部８の中央部は、送風する冷却ファンに向かって突出し、中央部から周囲に向かって曲面部９を有するように構成したためヒートシンクと冷却ファンを密着させることができ、ＬＥＤ投光器として全体をコンパクトに構成でき、ＬＥＤ投光器の出力も容易に向上させることが可能になった。
本発明の最適な実施例を示すＬＥＤ投光器を示す組み立て斜視説明図。 本発明のＬＥＤ投光器の投光面の背面側から見た斜視説明図。 本発明のＬＥＤ投光器の断面説明図。 本発明のＬＥＤ投光器におけるヒートシンクの斜視説明図。 本発明のＬＥＤ投光器を取付けたＬＥＤ投光装置の使用例を示す正面説明図。 本発明のＬＥＤ投光器を取付けたＬＥＤ投光装置の使用例を示す側面説明図。 本発明の図６のＬＥＤ投光装置の伸縮支柱を縮小した状態を示す説明図。
ＬＥＤ投光器１は、基板上に複数のＬＥＤ素子Ｌが多数配置されて投光面を形成してなるものでパネル状投光部２として構成されるが、投光面の背面側にヒートシンク３を密着させている。一方、ＬＥＤ投光器１の投光面には、図３にも示されるように後述する第一のカバー部材１２の周囲と嵌合固着する固定溝１７が設けられた透明カバー２ａにより蓋がされる。
また、透明カバー２ａのカバー固定溝１７の内周側には、樹脂又はゴム製のＯリング２ｂを保持するＯリング固定溝１８が設けられ、透明カバー２ａにより蓋がされると、パネル状投光部２の投光面は密閉された部屋が構成される。尚、前記透明カバー２ａの材質としては、安全性、耐候性を考慮してポリカーボネート等の熱可塑性のものを選択するとよい。
そして、このパネル状投光部２には、投光面からヒートシンク３を貫通する空気調整管１０が設けられているとともに、水分の侵入を防止する防水バルブを設けているので、パネル状投光部２の投光面側の部屋は、外気との圧力を緩和するとともに水が浸入しない構造となっている。防水バルブの材質は、例えばゴアテックス（ダブリュー．エル．ゴア アンド アソシエーツ．インコーポレイテッドの登録商標）等のバルブなどが望ましい。
パネル状投光部２に電力を供給する電源回路５は、板状部材に取り付けられ電源プレート６として構成されている。そして、この電源プレート６は、中央部に冷却ファン４の空気通過穴１６が設けられるとともに、ヒートシンク３と第一のカバー部材１２の間に介在されてビス留めされて固定されている。
前記ヒートシンク３には、第一のカバー部材１２が設けられ、さらに当該第一のカバー部材１２には、中央部に前記冷却ファン４の空気取り入れ穴１５が設けられるとともに、前記冷却ファン４が取り付けられるようにしてなっているが、空気取り入れ穴１５は、冷却ファン４の形状に合わせて矩形状の穴となっている。
冷却ファン４は、防水性のものを選択するが、ファンフィルタ１９がスペーサー２０を介して、それぞれ、ビス留めされ固定されている。また、冷却ファン４のさらに外部には、第二のカバー１３が、スペーサー１４により、当該第二のカバー１３を浮かせて、前記第一のカバー部材１２にビス留め固定されている。
こうすることで、冷却ファンにより吸引される冷却空気は、第二のカバー１３の周囲から吸引されて、前記第一のカバー部材１２空気取り入れ穴１５、空気通過穴１６、を通過して、ヒートシンク３に供給される。特に第二のカバー１３、冷却空気の流れは、図２、図３の矢印２５のようになっている。具体的には第二のカバー１３と第一のカバー１２さらに電源プレートにより、第二のカバー１３の周囲から誘導された冷却空気は、漏れなくＬＥＤ投光器の内部に集められ、ヒートシンク３の中央部吹き付けられるが、ヒートシンク３の中央部に突出して（冷却ファン４側）、それにより形成された曲面部９により、ヒートシンク３の周囲にスムーズに流れ、パネル状投光部２を効率よく冷却できる。また、前記第一のカバー部材１２及び前記第二のカバー１３の材質は、マグネシウム合金で軽量化を図れるものが望ましい。
電源については、外部電源を適宜な電源ケーブルを用い前記第一のカバー部材１２に設けられた外部ソケットに差し込む。またこの第一のカバー部材１２の内部に設けられた、前記外部ソケットに連動する内部ソケットと前記電源回路５に適宜な電源ケーブルで接続する。
また、前記第二のカバー１３の外側には、ＯＮ／ＯＦＦ 及び調光スイッチ２１が突出するように設けられ、適宜な電源コードで電源回路５に接続されている。また、冷却ファン４もこのＯＮ／ＯＦＦ及び調光スイッチ２１と連動して駆動するように適宜な電源コードで接続されてコントロールされるようになっている。尚、本実施例での電源回路は、万が一冷却ファン４が故障もしくは何らかの理由で回転動作を行えない場合は、故障しないように省電力モードに切り替わり、電力を抑えるようコントロールされるようになっている。さらにこの電源回路５内部に、投光器の発熱温度や周囲の外気温度を監視し、ファンモーターの回転数を適宜に調整しながらヒートシンク３の冷却を行ように構成されている。尚、この機能は、必ずしも電源回路５内に設けずとも補助的設けられた回路基板を別途設けても良い。
上記実施例において電源回路５は、防水処理が施されており、本実施例では、ＬＥＤ投光器１の内部に設置しているが、このＬＥＤ投光器１の外部に設置しても良いことは言うまでもない。
このように構成されたＬＥＤ投光器は、冷却効率が良く、また外部で使用する際も耐候性に優れ、しかもコンパクトに構成できるので大容量出力のＬＥＤ投光器が提供でき産業上きわめて有益なものとなる。
１…ＬＥＤ投光器
２…パネル状投光部
２ａ…透明カバー
２ｂ…Ｏリング
３…ヒートシンク
４…冷却ファン
５…電源回路
６…電源プレート
７…放熱坂
８…連結部
９…曲面部
１０…空気調整管
１１…防水バブル
１２…第一のカバー部材
１３…第二のカバー部材
１４…スペーサー
１５…空気取入穴
１６…空気通過穴
１７…カバー固定溝
１８…Ｏリング固定溝
１９…ファンフィルタ
２０…ファンスペーサー
２１…ＯＮ／ＯＦＦ及び調光スイッチ
Ｂ１〜Ｂ６…取り付けネジ
Ｌ…ＬＥＤ素子

Claims (5)

  1. 前面に複数のＬＥＤ素子を配置した投光面を形成してなるパネル状投光部と、
    前記パネル状投光部の背面に複数の放熱板を有するヒートシンクと、
    送風する冷却ファンが順に配置され、
    前記パネル状投光部の背面側又は、外部に設置された電源回路と、
    前記ヒートシンクの背面に位置し、中央に空気通過穴を有する板状部材を備え、
    複数の前記放熱板は、前記ヒートシンクの中央から周囲に向かって放射状に配置されるとともに、前記放熱板の間の連結部は、送風する前記冷却ファンに向かって突出した曲面部を有し、
    前記冷却ファンから送風された空気は、前記板状部材に設けられた前記空気通過穴を介して、前記ヒートシンクの中央に向けて送風され、前記板状部材とヒートシンクの間を通過して、前記ヒートシンクの周囲に放出されることを特徴とする
    ＬＥＤ投光器。
  2. 前記パネル状投光部には、前記投光面となる前面側が透明カバーで覆われて密閉されるとともに、前記投光面から前記ヒートシンクを貫通する空気調整管を設けてなることを特徴とする
    請求項１に記載のＬＥＤ投光器。
  3. 前記空気調整管には、水分の侵入を防止する防水バルブが設けられていることを特徴とする
    請求項２に記載のＬＥＤ投光器。
  4. 前記ヒートシンクには、第一のカバー部材が設けられ、
    前記第一のカバー部材には、中央に前記冷却ファンの空気取り入れ穴が設けられ、
    前記第一のカバー部材には、前記第一のカバー部材の中央を覆うための第二のカバー部材が、空気取り入れ通路となる間隔を有して設けられることを特徴とする
    請求項１に記載のＬＥＤ投光器。
  5. 前記電源回路は、前記板状部材の前記パネル状投光部と反対の面に取り付けられていることを特徴とする
    請求項１に記載のＬＥＤ投光器。
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