JP7176684B2 - light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、発光装置に関する。 The present invention relates to light emitting devices.
舞台照明用のスポットライト等として用いられる発光装置として、COB(Chip On Board)型の発光モジュールを用いた発光装置が知られている。COB型の発光モジュールとしては、複数のLEDチップを、蛍光体を含む封止樹脂で封止したものが知られている。 A light emitting device using a COB (Chip On Board) type light emitting module is known as a light emitting device used as a spotlight for stage lighting or the like. As a COB type light-emitting module, one in which a plurality of LED chips are sealed with a sealing resin containing a phosphor is known.
このような発光装置においては、発光モジュールの高出力化に伴い、蛍光体の発熱による封止樹脂の温度上昇が問題になっている。例えば、300Wクラスの発光装置では、封止樹脂の温度が200℃を超え、高温により封止樹脂が割れてしまう場合があった。 In such a light-emitting device, as the output of the light-emitting module is increased, the temperature rise of the sealing resin due to the heat generated by the phosphor has become a problem. For example, in a 300 W class light emitting device, the temperature of the encapsulating resin exceeds 200° C., and the high temperature may cause the encapsulating resin to crack.
特許文献1では、LEDに向かって送風する送風機構を備えた発光装置が提案されている。
ところで、LEDチップを封止している封止樹脂に直接冷却用の気体をあてると、封止樹脂に割れが発生してしまうおそれや、埃等の異物が付着してしまうおそれがある。 By the way, if cooling gas is applied directly to the sealing resin that seals the LED chip, there is a risk that the sealing resin may crack or foreign matter such as dust may adhere.
本発明の目的は、発光モジュールを十分に冷却しつつも、封止樹脂の割れや異物の付着を抑制可能な発光装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a light-emitting device capable of suppressing cracking of the sealing resin and adhesion of foreign matter while sufficiently cooling the light-emitting module.
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記[1]~[5]の発光装置を提供する。 One embodiment of the present invention provides the following light-emitting devices [1] to [5] in order to achieve the above objects.
[1]複数の発光素子チップを、蛍光体を含む封止樹脂で封止した発光モジュールと、前記発光モジュールが実装される実装面を有する板状のベース、及び前記ベースの実装面と反対側の面である背面から延出された複数の放熱フィンを有するヒートシンクと、少なくとも前記実装面に沿って前記発光モジュールの近傍へと送風する送風ファンと、前記発光モジュールの前記封止樹脂の側方を囲むように設けられ、前記送風ファンからの風が前記封止樹脂にあたらないように風を遮る遮風板と、を備えた、発光装置。 [1] A light-emitting module in which a plurality of light-emitting element chips are sealed with a sealing resin containing a phosphor, a plate-shaped base having a mounting surface on which the light-emitting module is mounted, and a side opposite to the mounting surface of the base a heat sink having a plurality of heat dissipating fins extending from the rear surface of the light emitting module; a blower fan for blowing air toward the vicinity of the light emitting module along at least the mounting surface; and an air shielding plate provided to surround the air blower and shielding the air from the blower fan so that the air does not hit the sealing resin.
[2]前記送風ファンは、前記実装面と平行な方向に送風するように設けられると共に、前記ベースの前記実装面側と前記背面側の両方に送風を行うように設けられている、[1]に記載の発光装置。 [2] The blower fan is provided to blow air in a direction parallel to the mounting surface and to blow air to both the mounting surface side and the back side of the base. ].
[3]前記実装面と平行に設けられ前記発光モジュールからの光を通す開口が形成されたフロントパネルと、前記フロントパネルの両側から延出され前記ベースに連結される一対のサイドパネルとを有する整流板を有し、前記送風ファンは、前記フロントパネル、前記一対のサイドパネル、及び前記ベースの実装面の間の空間へと送風するように設けられている、[1]または[2]に記載の発光装置。 [3] A front panel provided parallel to the mounting surface and formed with an opening through which light from the light-emitting module passes, and a pair of side panels extending from both sides of the front panel and connected to the base. According to [1] or [2], wherein a rectifying plate is provided, and the blower fan is provided to blow air to a space between the mounting surfaces of the front panel, the pair of side panels, and the base. A light emitting device as described.
[4]前記遮風板は、前記発光モジュールから離れるほど拡径される開口を有するテーパ部を有し、前記テーパ部の小径側の端部が、前記発光モジュールまたは前記発光モジュールの周縁の前記ベースに当接している、[1]乃至[3]の何れか1項に記載の発光装置。 [4] The air shield plate has a tapered portion having an opening whose diameter increases with increasing distance from the light emitting module, and the small diameter side end of the tapered portion is the light emitting module or the peripheral edge of the light emitting module. The light-emitting device according to any one of [1] to [3], which is in contact with the base.
[5]前記整流板の前記フロントパネルと、前記遮風板との間には、前記送風ファンから送風された風の一部を通す隙間が形成されている、[1]乃至[4]の何れか1項に記載の発光装置。
[5] Between the front panel of the rectifying plate and the wind shield plate, a gap is formed to allow part of the air blown from the blower fan to pass through, according to [1] to [4]. The light-emitting device according to any one of
本発明によれば、発光モジュールを十分に冷却しつつも、封止樹脂の割れや異物の付着を抑制可能な発光装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the light-emitting device which can suppress the crack of sealing resin, and adhesion of a foreign material can be provided, while sufficiently cooling a light-emitting module.
[実施の形態]
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
[Embodiment]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施の形態に係る発光装置を示す破断面図である。図2(a)は、図1の発光装置における発光部を示す斜視図であり、図2(b)は、発光モジュールとヒートシンクの斜視図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a light emitting device according to an embodiment of the invention. 2(a) is a perspective view showing a light-emitting portion in the light-emitting device of FIG. 1, and FIG. 2(b) is a perspective view of a light-emitting module and a heat sink.
図1及び図2に示すように、発光装置1は、発光部2と、発光部2を収容する筐体3と、を備えている。筐体3には、発光部2に電源を供給する電源ユニット31が設けられている。筐体3には、発光部2からの光を集光するレンズ等の集光手段が設けられていてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2 , the light-
発光部2は、COB(Chip On Board)型の発光モジュール5と、発光モジュール5で生じた熱を放熱するためのヒートシンク6と、発光モジュール5及びヒートシンク6を強制冷却するための送風ファン7と、を有している。
The
図3(a),(b)に示すように、発光モジュール5は、アノード電極52aとカソード電極52bとの間に、発光素子チップとしてのLEDチップ51を多数直並列に接続して構成されている。ここでは、322個のLEDチップ51を直並列に接続した回路を2系統用い、合計644個のLEDチップ51を用いた300Wクラスの高出力の発光モジュール5を用いた。
As shown in FIGS. 3(a) and 3(b), the light-
複数のLEDチップ51は、配線用基板53に搭載されており、蛍光体を含む封止樹脂54で封止されている。LEDチップ51は、例えば青色あるいは紫色の光を発光するものであり、蛍光体は、例えば、LEDチップ51からの光により励起され黄色の光を発光するYAG(Yttrium Aluminum Garnet)系のもの等を用いることができる。封止樹脂54としては、例えばシリコーン樹脂を用いることができる。なお、封止樹脂54や蛍光体の材質、封止樹脂54に含まれる蛍光体の種類数等は、特に限定されるものではない。本実施の形態では、5種の蛍光体を用いた演色性の高い発光モジュール5を用いた。発光モジュール5は、高出力であり、また蛍光体の使用量が多いため、発熱量が大きい。
A plurality of
発光モジュール5において、封止樹脂54の表面からは、LEDチップ51からの光と蛍光体からの光とが混色された光が放射される。以下、封止樹脂54の表面を発光部55と呼称する。発光部55は、正面視で、略円形状に形成されており、配線用基板53の略中央部に搭載されている。
In the light-
配線用基板53は略矩形状に形成されており、その4隅の近傍には、発光モジュール5をヒートシンク6に固定するねじを通すための貫通孔53aがそれぞれ形成されている。この貫通孔53aに通したねじをヒートシンク6(ベース61)に形成されたねじ穴(不図示)に螺合させることで、発光モジュール5がヒートシンク6(ベース61)に固定される。
The
図1,2に戻り、ヒートシンク6は、発光モジュール5が実装される実装面61aを有する板状のベース61と、ベース61の実装面61aと反対側の面である背面61bから延出された複数の放熱フィン62と、を有している。ベース61は、正面視で略矩形状に形成されており、実装面61aにおける中心部に発光モジュール5が固定されている。放熱フィン62は、板状に形成されており、ベース61の背面61bから後方(光の出射側と反対側)に延びるように形成されている。以下、図2(b)における左手前側を前方、右奥側を後方とする。また、図2(b)における上下の方向を上下方向とし、右手前側から左奥側の方向を幅方向という。各放熱フィン62は、幅方向に垂直な板状に形成され、上下方向に沿った一対の辺と前後方向に沿った一対の辺とを有する。また、各放熱フィン62は、幅方向に離間して配置されており、等間隔にかつ平行に配置されている。
1 and 2, the
本実施の形態では、ヒートシンク6は、さらに、ベース61から幅方向における一側に延出されると共に、後方に延出され、さらに各放熱フィン62を貫くように幅方向の他側へ向かって延出された複数のヒートパイプ63を有している。ヒートパイプ63は、ベース61及び各放熱フィン62と熱的に接続されており、放熱フィン62におけるベース61から離れた部分へと熱を伝え、放熱効率を向上させる役割を果たしている。ヒートパイプ63は、熱伝導性の高い部材からなり、例えば銅管からなる。本実施の形態では、ベース61も銅からなり、ヒートパイプ63はベース61と一体に設けられている。
In the present embodiment, the
送風ファン7は、ベース61の実装面61aに沿って発光モジュール5の近傍へと送風することで、発光モジュール5を冷却するものである。本実施の形態では、送風ファン7は、フレーム8に固定されており、このフレーム8をヒートシンク6の下方に取り付けることで、ヒートシンク6の下方に固定されている。つまり、送風ファン7は、下方から上方に向けて、実装面61aと平行な方向に送風を行うように設けられている。送風ファン7よりも後方のフレーム8には、固定用アーム9が設けられており、この固定用アーム9を筐体3に固定することで、発光モジュール5が筐体3に固定される。
The
また、送風ファン7は、ベース61をまたぐように設けられており、ベース61の実装面61a側と背面61b側の両方に送風を行うように設けられている。これにより、送風ファン7からの風の一部で発光モジュール5の近傍の冷却を行い、送風ファン7からの風の他部で放熱フィン62からの放熱を促進させることが可能となり、冷却効率が向上する。なお、ここでは送風ファン7が1つである場合を示しているが、複数の送風ファン7が設けられていてもよい。
The
本実施の形態に係る発光装置1では、発光部2は、発光モジュール5の封止樹脂54(発光部55)の側方を囲むように設けられ、送風ファン7からの風が封止樹脂54(発光部55)にあたらないように風を遮る遮風板10を有している。図4(a)~(c)に示すように、遮風板10は、発光モジュール5から離れるほど拡径される開口を有する円錐台状のテーパ部101と、テーパ部101の大径側の端部(前方の端部)から径方向外方に突出するように設けられたフランジ部102と、を一体に有している。
In the light-emitting
テーパ部101の小径側の端部(後方の端部)は、発光モジュール5または発光モジュール5の周縁のベース61(実装面61a)に当接している。なお、テーパ部101は、発光モジュール5または発光モジュール5の周縁のベース61(実装面61a)に密着している必要はなく、両者の隙間から入り込む風が封止樹脂54に影響を及ぼさない(封止樹脂54に割れを発生させない)程度であれば、多少の隙間は許容される。本実施の形態では、テーパ部101は、その小径側の端部が、発光部55の周縁の配線用基板53に当接するように設けられている。フランジ部102は、ベース61の実装面61aと略平行に設けられており、円板状に形成されている。フランジ部102には、フランジ部102を後述する整流板11に固定するボルト13を通すための複数(ここでは4つ)の貫通孔102aが形成されている。
A small-diameter end (rear end) of the tapered
また、本実施の形態に係る発光装置1では、発光部2は、ベース61の実装面61aの前方に配置された整流板11を有している。図5(a)~(c)に示すように、整流板11は、実装面61aと略平行に設けられ発光モジュール5からの光を通す円形状の開口111aが形成されたフロントパネル111と、フロントパネル111の幅方向における両側から後方に延出されベース61に連結される一対のサイドパネル112と、を一体に有している。サイドパネル112の後端部には、幅方向外方に延出されたフランジ部112aが設けられており、このフランジ部112aに形成された貫通孔112bにねじ18を通し、当該ねじ18をベース61の実装面61aに形成されたねじ穴(不図示)に螺合させることで、整流板11がベース61に固定される。
Further, in the light-emitting
整流板11を設けることで、整流板11とベース61との間、すなわち、フロントパネル111、一対のサイドパネル112、及びベース61の実装面61aの間に、上方と下方に開放された、風の流れ道となる空間17が形成される。送風ファン7から送風される風の一部は、この整流板11とベース61間の空間17へと送られることになる。
By providing the rectifying
また、フロントパネル111の開口111aの近傍には、貫通孔111bが形成されている。フロントパネル111の貫通孔111bに通したボルト13を、遮風板10のフランジ部102に形成された貫通孔102aに通し、ナット14(図6参照)で締結することで、遮風板10がフロントパネル111に固定される。
A through
本実施の形態では、フロントパネル111の貫通孔111bに通したボルト13を、円筒状のスペーサ15に通した後、遮風板10の貫通孔102aに通すようにした。スペーサ15を設けることにより、整流板11のフロントパネル111と、遮風板10との間には、送風ファン7から空間17へと送風された風の一部を通す隙間16が形成されている(図6参照)。
In this embodiment, the
また、本実施の形態では、整流板11及び遮風板10は、送風ファン7からの風の流れを整える役割と、ハレーション防止用の遮光板としての役割とを兼ねている。整流板11及び遮風板10の表面には、遮光用の黒色の塗料が塗布されている。遮風板10のテーパ部101は、発光部55の外縁と整流板11の開口111aの縁とを結ぶ面よりも外側に位置するように(発光部55からの光の照射範囲に被らないように)、その傾斜角度(テーパ角)が設定されている。
Further, in the present embodiment, the rectifying
ここで、発光装置1における、送風ファン7から送風された風の流れについて、図6及び図7を用いて説明する。図6及び図7に示すように、送風ファン7からの風の一部は、ベース61の背面側を通り(図示矢印a)、放熱フィン62の間を通って各放熱フィン62、ベース61の背面61b、及びヒートパイプ63から熱を吸収し、その後上方に排気される(図示矢印b)。
Here, the flow of air blown from the
また、送風ファン7からの風の他の一部は、整流板11とベース61間の空間17へと送られる(図示矢印c)。空間17へと送られた風の一部は、ベース61を冷却しつつ上方に移動し、上方へと排出される(図示矢印d)。空間17へと送られた風の他の一部は、発光モジュール5の近傍へと到達する。本実施の形態では、発光モジュール5の発光部55は遮風板10により覆われているので、発光モジュール5の近傍へと到達した風は、発光モジュール5の周囲を迂回して発光モジュール5の近傍の熱を吸収した後(図示矢印e)、上方へと排出される(図示矢印f)。
Another part of the air from the
このように、遮風板10を有することにより、送風ファン7からの風が直接発光モジュール5に当たることを抑制でき、発光モジュール5の封止樹脂54に割れが生じたり、発光部55に埃等の異物が付着することを抑制できる。また、送風ファン7により送られた風は発光モジュール5の周囲を迂回するため、発光モジュール5の近傍を効率よく冷却できる。また、整流板11を設けることによって、送風ファン7からの風をヒートシンク6の近傍に集中させ冷却効果を向上させると共に、意図しない空気の流れや空気の滞留を抑制して発光部55への埃等の異物の付着を抑制できる。また、本実施の形態では下方から上方に向けて送風を行っているため、煙突効果により効率よく空気の流れを作ることができ、排熱の効率を向上できる。なお、発光装置1の姿勢によって発光部2の向きも変わるため、ここでいう上下は、使用状態における鉛直方向の上下とは異なるものである。
Thus, by having the
送風ファン7から空間17へと送られた風のさらに他の一部は、遮風板10とフロントパネル111間の隙間16を通る(図示矢印g)。この隙間16を通る風は層状の風となって発光部55の前方へと吹き出して、エアーカーテンのような役割を果たすことになり、外部からの埃等が封止樹脂54(発光部55)に付着することを抑制する。
Still another part of the air sent from the
(本実施の形態の作用及び効果)
以上説明したように、本実施の形態に係る発光装置1では、少なくとも実装面61aに沿って発光モジュール5の近傍へと送風する送風ファン7と、発光モジュール5の封止樹脂54の側方を囲むように設けられ、送風ファン7からの風が封止樹脂54にあたらないように風を遮る遮風板10と、を備えている。
(Actions and effects of the present embodiment)
As described above, in the light-emitting
遮風板10を備えることにより、送風ファン7からの風により強制冷却を行った場合であっても、風が直接封止樹脂54に当たって封止樹脂54が割れてしまったり、埃等の異物が封止樹脂54に付着してしまったりすることを抑制可能になる。つまり、本実施の形態によれば、発光モジュール5を十分に冷却しつつも、封止樹脂54の割れや異物の付着を抑制可能な発光装置1を実現できる。
By providing the
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、本発明は、上記の実施の形態及び実施例に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。 Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
例えば、上記実施の形態では、下方から上方に送風を行ったが、例えば幅方向における一側から他側へと送風するように構成してもよい。この場合、送風の方向にあわせて整流板11や放熱フィン62の向き等を適宜調整するとよい。ただし、熱は鉛直方向上方へと向かうため、より効率的に熱を排出するという観点からは、上記実施の形態のように、下方から上方に送風を行うよう構成することがより好ましいといえる。
For example, in the above-described embodiment, air is blown upward from below, but it may be configured to blow air from one side to the other side in the width direction, for example. In this case, the directions of the rectifying
また、上記実施の形態では、発光素子チップとしてLEDチップ51を用いる場合を説明したが、発光素子チップとして、LD(レーザダイオード)チップを用いてもよい。
Moreover, in the above-described embodiment, the case where the
また、上記の実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 Moreover, the above embodiments and examples do not limit the invention according to the scope of claims. Also, it should be noted that not all combinations of features described in the embodiments and examples are essential to the means for solving the problems of the invention.
1 発光装置
5 発光モジュール
51 LEDチップ(発光素子チップ)
54 封止樹脂
6 ヒートシンク
61a 実装面
61b 背面
62 放熱フィン
7 送風ファン
10 遮風板
101 テーパ部
11 整流板
111 フロントパネル
111a 開口
111b 貫通孔
112 サイドパネル
16 隙間
17 空間
1
54
Claims (3)
前記発光モジュールが実装される実装面を有する板状のベース、及び前記ベースの実装面と反対側の面である背面から延出された複数の放熱フィンを有するヒートシンクと、
少なくとも前記実装面に沿って前記発光モジュールの近傍へと送風する送風ファンと、
前記発光モジュールの前記封止樹脂の側方を囲むように設けられ、前記送風ファンからの風が前記封止樹脂にあたらないように風を遮る遮風板と、
前記実装面と平行に設けられ前記発光モジュールからの光を通す開口が形成されたフロントパネルと、前記フロントパネルの両側から延出され前記ベースに連結される一対のサイドパネルとを有する整流板と、
を備え、
前記送風ファンは、前記フロントパネル、前記一対のサイドパネル、及び前記ベースの実装面の間の空間へと送風するように設けられ
前記整流板の前記フロントパネルと、前記遮風板との間には、前記送風ファンから送風された風の一部を通す隙間が形成されている、
発光装置。 a light-emitting module in which a plurality of light-emitting element chips are sealed with a sealing resin containing a phosphor;
a plate-shaped base having a mounting surface on which the light emitting module is mounted, and a heat sink having a plurality of heat dissipation fins extending from a rear surface of the base opposite to the mounting surface;
a blower fan that blows air toward the vicinity of the light emitting module along at least the mounting surface;
a wind shielding plate provided so as to surround the sides of the sealing resin of the light-emitting module and blocking the wind from the blower fan so as not to hit the sealing resin;
a rectifying plate having a front panel provided parallel to the mounting surface and formed with an opening through which light from the light emitting module passes; and a pair of side panels extending from both sides of the front panel and connected to the base. ,
with
The blower fan is provided to blow air into a space between the mounting surfaces of the front panel, the pair of side panels, and the base.
A gap is formed between the front panel of the rectifying plate and the wind shield plate, through which part of the air blown from the blower fan passes,
Luminescent device.
請求項1に記載の発光装置。 The blower fan is provided to blow air in a direction parallel to the mounting surface and to blow air to both the mounting surface side and the back side of the base,
A light-emitting device according to claim 1 .
請求項1又は2に記載の発光装置。 The air shielding plate has a tapered portion having an opening whose diameter increases with increasing distance from the light emitting module, and the end of the tapered portion on the smaller diameter side contacts the light emitting module or the base on the peripheral edge of the light emitting module. in contact with
The light-emitting device according to claim 1 or 2 .
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