KR101283776B1 - 램프 장치 및 조명기구 - Google Patents

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시게루 오사와
다케시 히사야스
히토시 가와노
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가부시끼가이샤 도시바
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Abstract

GX53형의 구금(31)을 이용하는 동시에 광원으로서 LED(56)를 이용하는 램프 장치(12)에 있어서, 금속제 커버(32)의 적절한 형태를 규정한다. 금속제 커버(32)의 상면측에 구금(31) 및 점등 장치(36)를 배치하고, 하면측에 LED(56)를 실장한 기판(33)을 배치한다. 금속제 커버(32)는, 최외경(D)이 8O~150mm, 높이(H)가 5~25mm인 대략 원통형상으로, 램프 장치(12)로의 총 입력전력(W)당의 외주면의 면적인 2π(D/2)H/W가 200~8OOmm2/W의 범위이다. 총 입력전력(W)는 5~20W이다.

Description

램프 장치 및 조명기구{LAMP DEVICE AND LlGHTING FIXTURE}
본 발명은, 광원으로서 LED를 이용하는 램프 장치, 및 이 램프 장치를 이용하는 조명기구에 관한 것이다.
종래, 예를 들어 GX53형의 구금(口金)를 이용한 램프 장치가 있다. 이 램프 장치는, 일반적으로, 편평형상으로, 그 상면(上面)측에 GX53형의 구금가 설치되고, 하면(下面)측에는 구금과는 별체이고 광원으로서 평면형의 형광 램프가 배치되는 금속제 커버가 배치되며, 구금의 내부에 형광 램프를 점등시키는 점등 회로가 수용되어 있다. 그리고, 형광 램프의 점등으로 생기는 열이 금속제 커버로부터 외부에 방열되어, 점등 회로 등으로의 열적 영향을 억제하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조.).
일본 공개특허 2008-140606호 공보
램프 장치의 점등시에는 광원이 발열하기 때문에, 방열이 필요하다. 특히, 광원으로서 방전 램프보다 발열량이 큰 LED를 이용한 경우, 충분한 방열이 행해지지 않으면, LED 자체의 온도가 높아짐으로써, LED가 열열화(熱劣化)하여 짧은 수명의 원인이 되기 때문에, 충분한 방열성이 필요하다.
GX53형의 구금를 이용한 램프 장치에서는, 광원으로서 형광 램프가 이용되고 있었지만, 단순하게 형광 램프를 대신하여 LED를 이용한 것만으로는 충분한 방열성이 확보되지 않는 문제가 있다. 또한, 단지 램프 장치로부터의 방열성을 높인 설계를 행하면, 장치 전체가 대형화해 버리는 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 점에 감안하여 이루어진 것으로, 광원으로서 LED를 이용하는 경우에, 적절한 LED와 금속제 커버의 관계를 규정할 수 있는 램프 장치, 및 이 램프 장치를 이용하는 조명기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
청구항 1에 기재된 램프 장치는, 칩 상태의 LED가 실장된 기판과; 상기 LED를 점등시키는 점등 장치와; 최외경(最外徑, D)가 80~150 mm, 높이(H)가 5~25 mm의 대략 원통형상으로, 총 입력전력(W)당의 외주면(外周面)의 면적인 2π(D/2)H/W가 200~800mm2/W의 범위이며, 상기 기판이 열적으로 접촉해서 설치된 금속제 커버와;를 구비하고 있는 것이다.
기판은, 예를 들면, 평판 형상으로, 칩 상태의 LED가 탑재되는 일면(一面)과, 금속제 커버에 열적으로 접촉 가능한 타면(他面)을 갖고 있으면 좋다.
점등 장치는, 어디에 설치되어 있어도 상관없다.
금속제 커버는, 예를 들면, 알루미늄 등의 열전도가 뛰어난 금속제로 대략 원통형상으로 형성되어 있고, 기판의 타면측이 면접촉하여 열적으로 접촉하는 기판 부착부가 형성되어 있어도 상관없다. 금속제 커버의 외주면부는, 직경 방향의 단면 형상이 경사져 있거나, 곡면 형상을 갖고있어도 상관없다. 또한, 금속제 커버의 외주면부에는 방열성의 향상을 위해 복수의 핀이 설치되어 있거나, 금속제 커버의 내측과 외측으로 연통(連通)하는 연통공이 형성되어 있어도 상관없다.
금속제 커버의 최외경(D)은, 80~150 mm이고, 바람직하게는85~10Omm이며, 이러한 범위보다 작으면 충분한 방열 면적이 확보되지 않고, 이러한 범위보다 크면 램프 장치 및 이 램프 장치를 사용하는 조명기구가 대형화해 버린다.
금속제 커버의 높이(H)는, 5~25mm이고, 바람직하게는 10~20mm이며, 이러한 범위보다 얇으면 충분한 방열 면적이 확보되지 않고, 착탈 조작도 하기 어려워지며, 이들 범위보다 두꺼우면 박형화를 실현할 수 없다.
금속제 커버는, 총 입력전력(W)당의 외주면의 면적인 2π(D/2)H/W가 200~800mm2/W의 범위이다. 이 외주면의 면적은 외관상의 표면적이면 좋고, 외주면의 단면 형상이 경사진 테이퍼 형상이나 방열 핀이 형성되는 등에 의해서 실제의 표면적이 커져 있는 경우라도, 외관상의 표면적으로 정의된다. 200mm2/W보다 작으면 충분한 방열 성능을 얻지 못하고, 800mm2/W보다 크면 장치가 대형화해 버린다.
또한, 예를 들면, GX53형 등의 구금이나, LED의 광을 제광(制光)하는 반사체나, LED를 덮는 투광성을 갖는 커버 등을 구비하고 있어도 좋지만, 본 발명의 필수 구성은 아니다.
청구항 2에 기재된 램프 장치는, 최외경(D)이 80~150mm인 대략 원통형상의 금속제 커버와; 이 금속제 커버에 열적으로 접촉해서 설치되며, 칩 상태의 LED가 상기 금속제 커버의 중심점을 중심으로 둘레방향에 복수 개 실장(實裝)되어 있는 동시에, 상기 LED의 중심이 상기 금속제 커버의 최외연(最外緣)으로부터 중심측으로(D/2)/3이상 떨어지고, 또한 상기 금속제 커버의 중심으로부터 외연(外緣)측으로 (D/2)/4이상 떨어진 범위내에 실장된 기판과; 총 입력전력(W)가 5~20w인 범위이고, 상기 기판에 실장된 상기 LED를 점등시키는 점등장치와;를 구비하고 있는 것이다.
금속제 커버는, 예를 들면, 알루미늄 등의 열전도가 뛰어난 금속제로 대략 원통형상으로 형성되어 있고, 기판의 타면측이 면접촉해서 열적으로 접촉하는 기판 부착부가 형성되어 있어도 상관없다. 여기서, 「대략 원통형상」이란, 사각기둥이나 5각 기둥 등의 다각 기둥형상이나 원추 사다리꼴 형상을 포함한다는 의미이지만, 적합하게는 8각 기둥 이상의 다각 기둥형상 또는 원통형상이다. 금속제 커버의 외주면부는, 직경 방향의 단면 형상이 경사져 있어도 상관없다. 또한, 금속제 커버의 외주면부에는 방열성의 향상을 위해 복수의 핀이 설치되어 있거나, 그 내측과 연통 가능한 연통공이 형성되어 있어도 상관없다. 금속제 커버의 최외경(D)은, 80~ 150mm, 바람직하게는 85~100mm이며, 이들 범위보다 작으면 충분한 방열 면적이 확보되지 않고, 이들 범위보다 크면 대형화해 버린다.
기판은, 예를 들면, 평판 형상으로, 칩 상태의 LED가 탑재되는 일면과, 금속제 커버에 열적으로 접촉 가능한 타면을 갖고 있으면 좋다. 금속제 커버의 중심점을 중심으로 둘레방향에 복수 개 실장되는 LED의 수는 2개 이상이면 몇 개이어도 상관없지만, 본 발명에서는 5개 이상의 LED가 탑재되어 있는 경우에, 더 적합하게 된다.
LED의 중심이 금속제 커버의 최외연으로부터 중심측으로 (D/2)/3이상 떨어지고, 또한 금속제 커버의 중심으로부터 외연측으로 (D/2)/4이상 떨어진 범위내에 실장되어 있으며, 이 범위보다 금속제 커버의 중심측이면, LED끼리의 거리가 짧아짐으로써 서로의 열영향에 의해서 LED의 온도가 상승하기 쉽고, 또한, 금속제 커버의 외연과의 거리가 멀어 방열성이 저하하여 충분한 방열 성능을 얻을 수 없다. 또한, 이 범위보다 금속제 커버의 외연측이면, 방열적으로는 유리하지만, 금속제 커버의 중심부의 휘도(輝度)가 저하함으로써 램프 장치로서의 휘도 불균일이 발생하기 쉬워진다.
점등 장치는, 어디에 배치되어 있어도 상관없지만, 호적하게는 램프 장치내에 수용된다.
또한, 예를 들면, GX53형 등의 구금이나, LED의 광을 제광하는 반사체나, LED를 덮는 투광성을 갖는 커버 등을 구비하고 있어도 좋지만, 본 발명의 필수 구성은 아니다.
청구항 3에 기재된 램프 장치는, 청구항 1에 기재된 램프 장치에 있어서, 내부 온도를 감지하는 감온(感溫) 소자를 구비하고, 상기 점등장치는, 상기 감온 소자가 감지하는 내부 온도에 따라 상기 LED로의 출력을 제어하는 것이다.
청구항 4에 기재된 램프 장치는, 청구항 2에 기재된 램프 장치에 있어서, 내부 온도를 감지하는 감온 소자를 구비하고, 상기 점등 장치는, 상기 감온 소자가 감지하는 내부 온도에 따라 상기 LED로의 출력을 제어하는 것이다.
감열(感熱) 소자는, 기판측이나 점등 장치의 근방 등, 어느 위치에 배치해도 상관없다.
점등 장치는, 예를 들면, 감온 소자가 감지하는 내부 온도가 미리 설정된 기준 온도보다 낮으면 소정의 출력으로 LED를 점등시키고, 기준 온도보다 높으면 소정의 출력보다 낮은 출력으로 LED를 점등시킨다.
청구항 5에 기재된 조명기구는, 청구항 1에 기재된 램프 장치를 구비하고 있는 것이다.
청구항 6에 기재된 조명기구는, 청구항 2에 기재된 램프 장치를 구비하고 있는 것이다.
조명기구는, 기구 본체, 램프 장치를 장착하는 소켓 장치 등을 구비하고 있어도 상관없다.
청구항 1에 기재된 램프 장치에 의하면, 칩 상태의 LED가 실장된 기판이 열적으로 접촉하는 금속제 커버를 이용하고, 이 금속제 커버를, 최외경(D)이 80~150mm, 높이(H)가 5~25mm인 대략 원통형상으로, 총 입력전력(W)당의 외주면의 면적인 2π(D/2)H/W가 200~800mm2/W인 범위로 하기 때문에, 광원으로서 LED를 이용하는 경우에 필요한 방열성을 확보할 수 있는 동시에, 대형화하지 않고, 적절한 LED와 금속제 커버의 관계를 규정할 수 있다.
청구항 2에 기재된 램프 장치에 의하면, 칩 상태의 LED가 실장된 기판이 열적으로 접촉하는 금속제 커버를 이용하고, 이 금속제의 커버를 최외경(D)이 80~150mm인 대략 원통형상으로 하며, LED를 금속제 커버의 중심점을 중심으로 둘레방향에 복수 개 실장하는 동시에, LED의 중심이 금속제 커버의 최외연으로부터 중심측으로 (D/2)/3이상 떨어지고, 또한 금속제 커버의 중심으로부터 외연측으로 (D/2)/4이상 떨어진 범위내에 실장하며, 총 입력전력(W)가 5~2OW인 범위에서 기판에 실장된 LED를 점등시키기 때문에, 광원으로서 LED를 이용하는 경우에 필요한 방열성을 확보할 수 있는 동시에, 대형화하지 않고, 더 휘도 불균일의 발생도 억제할 수 있어, 적절한 LED와 금속제 커버의 관계를 규정할 수 있다.
청구항 3에 기재된 램프 장치에 의하면, 청구항 1에 기재된 램프 장치의 효과에 더하여, 감온 소자가 감지하는 내부 온도에 따라 LED로의 출력을 제어하기 때문에, 비정상으로 온도 상승하는 것을 방지하여, LED의 수명을 길게 할 수 있다.
청구항 4에 기재된 램프 장치에 의하면, 청구항 2에 기재된 램프 장치의 효과에 더하여, 감온 소자가 감지하는 내부 온도에 따라 LED로의 출력을 제어하기 때문에, 비정상으로 온도 상승하는 것을 방지하여, LED의 수명을 길게 할 수 있다.
청구항 5에 기재된 조명기구에 의하면, 램프 장치가 긴 수명이고, 소형화도 가능한 조명기구를 제공할 수 있다.
청구항 6에 기재된 조명기구에 의하면, 램프 장치가 긴 수명이고, 소형화도 가능한 조명기구를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 램프 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 램프 장치의 투광성 커버측에서 본 정면도이다.
도 3은 도 1의 램프 장치의 분해 상태의 사시도이다.
도 4는 도 1의 램프 장치 및 소켓 장치의 사시도이다.
도 5는 도 1의 램프 장치의 특성을 나타내는 그래프로서, (a)는 램프 장치로의 총 입력전력당의 금속제 커버의 외주면의 면적과, LED의 상대 온도의 관계를 나타내는 그래프이고, (b)는 LED의 배치 위치와, LED의 상대 온도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 제2 실시 형태를 나타내는 램프 장치의 단면도이다.
도 7은 제3 실시 형태를 나타내는 램프 장치의 단면도이다.
도 8은 제4 실시 형태를 나타내는 램프 장치의 단면도이다.
도 9는 제5 실시 형태를 나타내는 것으로, (a)는 램프 장치를 기구 본체에 부착하는 과정의 단면도, (b)는 램프 장치를 기구 본체에 부착한 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조해서 설명한다.
도 1 내지 도 5에 제1 실시 형태를 나타낸다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 조명기구는, 예를 들면 다운 라이트 등의 도시하지 않는 기구 본체, 이 기구 본체에 장착되는 소켓 장치(11), 및 이 소켓 장치 (11)에 장착되는 편평형상의 램프 장치(12)를 구비하고 있다. 또한, 이하, 이러한 상하방향 등의 방향 관계는, 램프 장치(12)를 수평으로 부착하는 상태를 기준으로 하여, 램프 장치(12)의 일면측인 구금측을 상측, 타면측인 광원측을 하측으로 하여 설명한다.
소켓 장치(11)는, GX53형 구금에 대응하고 있는 것으로, 절연성을 갖는 합성수지제이고 원통형상의 소켓 장치 본체(21)를 갖고, 이 소켓 장치 본체(21)의 중앙에는 삽통공(揷通孔, 22)이 상하방향으로 관통 형성되어 있다.
소켓 장치 본체(21)의 하면에는, 소켓 장치 본체(21)의 중심으로 대해 대칭 위치에, 한 쌍의 소켓부(24)가 형성되어 있다. 이들 소켓부(24)에는, 접속공(接續孔, 25)가 형성되어 있는 동시에, 이 접속공(25)의 내측에 전원 공급하는 도시하지 않는 수금(受金)이 배치되어 있다. 접속공(25)는, 소켓 장치 본체(21)의 중심에 대해 동심원으로 되는 원호 형상의 긴 구멍이며, 이 긴 구멍의 일단(一端)에는 확경부(26)가 형성되어 있다.
또한, 도 1 내지 도 4에 나타내는 바와 같이, 램프 장치(12)는, 상면측에 배치되는 구금(31), 이 구금(31)을 상면측에 부착한 금속제 커버(32), 이 금속제 커버(32)의 하면측에 열적으로 접촉해서 장착되는 LED 모듈기판인 기판(33), 기판 (33)을 개재하여 금속제 커버(32)에 장착되는 반사체(34), 금속제 커버(32)의 하면 (下面)을 덮어 장착되는 글로브인 투광성 커버(35), 및 구금(31)내에 배치되는 점등 장치(36)를 구비하고, 이들 각 부품은 높이 방향의 치수가 작은 박형(薄形)으로 형성되어 있다.
구금(31)은, 예를 들면, GX53형의 구금 구조가 채용되어 있고, 절연성을 갖는 합성수지제의 구금 케이스(38), 이 구금 케이스(38)의 상면(上面)으로부터 돌출하는 한 쌍의 램프 핀(39)을 구비하고 있다. 이 구금(31)의 외경은 70~75mm정도이다.
구금 케이스(38)는, 평반(平盤)형상이고 원반(圓盤) 형상(환상)의 기판부 (40), 이 기판부(40)의 상면 중앙으로부터 상방으로 돌출하는 원통형상의 돌출부 (41), 기판부(40)의 주변부로부터 하방으로 돌출하는 환상(環狀)의 끼워맞춤부(42)가 일체로 형성되어 있다. 기판부(40)에는, 한 쌍의 램프 핀(39)을 부착하는 한 쌍의 부착 보스(43), 및 복수의 삽통공(44)이 형성되어 있다. 그리고, 끼워맞춤부 (42)가 금속제 커버(32)에 끼워맞춰지고, 도시하지 않는 복수의 나사가 기판부(40)의 외측으로부터 각 삽통공(44)을 통해 금속제 커버(32)에 나사부착됨으로써, 구금 케이스(38)가 금속제 커버(32)에 고정되어 있다.
한 쌍의 램프 핀(39)은, 램프 장치(12)의 중심에 대해 대칭 위치에서, 구금케이스(38)의 기판부(40)의 상면으로부터 돌출되어 있다. 램프 핀(39)의 선단부에는 경대부(徑大部, 45)가 형성되어 있다. 그리고, 각 램프 핀(39)의 경대부(45)를 소켓 장치(11)의 각 접속공(25)의 확경부(26)로부터 삽입하여, 램프 장치(12)를 소정 각도로 예컨대 10°정도 회동(回動)시킴으로써, 램프핀(39)이 확경부(26)로부터 접속공(25)으로 이동하고, 램프 핀(39)이 접속공(25)의 내측에 배치되는 수금에 전기적으로 접속되는 동시에, 경대부(45)가 접속공(25)의 가장자리부에 걸려, 램프 장치(12)가 소켓 장치(11)에 유지된다.
또한, 금속제 커버(32)는, 예를 들면, 알루미늄 등의 열전도성이 뛰어난 금속재료로서 편평한 대략 원통형상으로 일체 형성되어 있고, 대략 원통형을 이루는 외주부(47)가 형성되며, 이 외주부(47)에는 구금측인 상부측 대략 반의 영역에 복수의 방열 핀(48)이 형성되어 있다.
외주부(47)의 내측에는 상하 방향의 중간에 원판 형상의 기판 부착부(49)가 형성되고, 이 기판 부착부(49)에 의해 구획되며, 금속제 커버(32)의 상면측에 구금 케이스(38)의 끼워맞춤부(42)가 끼워맞춰지는 구금측 공간부(50)가 형성되고, 하면측에 기판(33) 및 반사체(34) 등이 배치되는 광원측 공간부(51)가 형성되어 있다. 기판 부착부(49)의 중심부에는, 반사체(34)를 나사 고정하기 위한 부착구멍(49a)이 형성되어 있다. 이 부착구멍(49a)에는 기판 부착부(49)의 구금 케이스(38)측으로부터 부착 나사(52)가 삽통되고, 이 부착 나사(52)가 반사체(34)의 중심부에 나사부착되어 반사체(34)가 금속제 커버(32)에 고정된다. 반사체(34)의 내측 형상과의 끼워맞춤에 의해서 위치 결정된 기판(33)은, 반사체(34)에 의해 끼워넣도록 하여 고정되고, 기판 부착부(49)에 맞닿는다. 또한, 기판 부착부(49)에는 기판(33)과 점등 장치(36)를 리드선으로 접속하기 위한 배선구멍(49b)이 형성되어 있다.
금속제 커버(32)의 외주부(47)의 최외경(D)은, 80~150mm이고, 바람직하게는 85~100mm이며, 구체적인 일례로서는 90mm정도이다. 또한, 금속제 커버(32)의 외주부(47)의 높이(H)는, 5~25mm이고, 바람직하게는 10~20mm이며, 구체적인 일례로서는 17mm정도이다. 더욱이, 램프 장치(12)로의 총 입력전력(W)당의 외주부(47)의 외주면의 면적인 2π(D/2)H/W는 200~800mm2/W의 범위이다.
또한, 기판(33)은, 예를 들면, 알루미늄 등의 열전도성이 뛰어난 금속재료에서 평반 형상이고 원반 형상으로 형성된 기판 본체(55)를 가지며, 이 기판 본체 (55)의 하면에 절연층을 통해 배선 패턴이 형성되고, 이 배선 패턴 상에 복수의 칩 상태 LED소자인 LED(56)가 전기적 및 기계적으로 접속 배치되어 있다. 기판 본체 (55)는, 금속제 커버(32)와 이 금속제 커버(32)에 대해서 나사 고정되는 반사체 (34)와의 사이에 끼워넣어짐으로써, 금속제 커버(32)의 기반부착부(49)의 하면에 면접촉상태에 밀착되어 열전도 가능하게 부착되어 있다.
LED(56)는, 금속제 커버(32)의 중심점 0을 중심으로 하는 둘레방향을 따라, 기판 본체(55)상에 복수 개(도 2는 6개인 경우, 도 3은 7개인 경우를 각각 나타냄) 실장되어 있는 동시에, LED(56)의 중심이 금속제 커버(32)의 최외연으로부터 중심측으로 (D/2)/3이상 떨어지고, 또한 금속제 커버의 중심으로부터 외연측으로 ( 0/2)/4이상 떨어진 범위 S내에 실장되어 있다.
또한, 반사체(34)는, 예를 들면, 합성수지 재료로 형성되고, 표면이 백색인 경면 등의 반사 효율이 높은 반사면으로 형성되어 있다. 반사체(34)의 주변부에는 원통형상의 틀부(58)가 형성되며, 이 틀부(58)의 내측에 각 LED(56)별로 구획하는 구획부(59)가 방사상(放射狀)으로 형성되어 있다. 이들 틀부(58)와 구획부(59)로 각 LED(56)별로 구획된 내측에는, LED(56)가 삽통하는 개구부(60), 및 LED(56)에 대향하여 LED(56)로부터의 광을 배광에 따른 소망의 방향으로 반사시키는 반사면 (61)이 형성되어 있다.
반사체(34)는, 기판(33)을 개재하여 금속제 커버(32)의 하면에 배치되고, 부착 나사(52)가 금속제 커버(32)의 상면측으로부터 부착구멍(49a)을 통해 반사체 (34)의 중심부에 나사부착됨으로써, 금속제 커버(32)에 체결 고정되어 있다. 이 반사체(34)를 금속제 커버(32)에 체결 고정함으로써, 반사체(34)와 금속제 커버(32) 사이에 기판(33)을 끼워넣고, 기판(33)을 금속제 커버(32)의 기판 부착부(49)에 밀착시키고 있다.
또한, 투광성 커버(35)는, 투광성을 갖는 투명 혹은 광확산성을 갖는 합성수지 재료로 형성되어 있다. 투광성 커버(35)는, 원판 형상의 전면부(前面部, 63)와, 이 전면부(63)의 주변부에 설치된 원통형상의 측면부(64)를 갖고, 측면부(64)에는 금속제 커버(32)의 외주부(47)의 내측에 끼워맞추는 동시에 접착제를 이용하여 접착 고정되는 끼워맞춤부(65)가 형성되어 있다.
또한, 점등 장치(36)는, 도시하지 않지만 회로기판 및 이 회로기판에 실장된 복수의 점등 회로 부품을 갖고, 구금 케이스(38)의 돌출부(41)의 내측에 배치되어 있다. 점등 장치(36)의 전원 입력부와 한 쌍의 램프 핀(39)이 도시하지 않은 리드 선으로 전기적으로 접속되며, 금속제 커버(32)의 배선공(49b)을 통해 점등 장치 (36)의 출력부와 기판(33)이 도시하지 않는 리드 선으로 전기적으로 접속되어 있다.
그렇게 해서, 이와 같이 구성된 램프 장치(12)를 소켓 장치(11)에 장착하기 위해서는, 램프 장치(12)의 각 램프 핀(39)을 소켓 장치(11)의 각 접속공(25)의 확경부(26)에 하방으로부터 삽입한 후, 램프 장치(12)를 장착 방향으로 회동시켜, 각 램프 핀(39)을 각 확경부(26)로부터 각 접속공(25)에 이동시킴으로써, 각 램프 핀 (39)이 소켓 장치(11)의 수금에 전기적으로 접촉되는 동시에, 각 램프 핀(39)의 경대부(45)가 각 접속공(25)의 가장자리부에 걸려, 램프 장치(12)를 소켓 장치(11)에 장착할 수 있다.
램프 장치(12)를 소켓 장치(11)에 장착한 상태에서는, 램프 장치(12)의 돌출부(41)가 소켓 장치(11)의 삽통공(22)에 삽입된다. 이때, 돌출부(41)의 단면(端面)이나 금속제 커버(32)가 도시하지 않는 기구 본체에 열전도 가능하게 밀착하도록 하면, 램프 장치(12)의 열을 기구 본체로 빠지게 할 수 있다.
또한, 램프 장치(12)의 LED(56)의 점등시에 있어서는, LED(56)가 발생시키는 열이 기판(33)으로부터 금속제 커버(32)의 기판 부착부(49)에, 또한 이 기판 부착부(49)로부터 외주부(47)에 열전도된다. 이 금속제 커버(32)의 외주부(47)에 열전도된 열은, 외주부(47)의 외주면으로부터 대기중으로 효율적으로 방열된다. 특히, 외주부(47)에 방열 핀(48)을 설치하고 있기 때문에, 외주부의 표면적이 평면에 비해 증가하여, 방열 효율을 향상할 수 있다. 또한, 방열 성능이 만족하는 것이면, 외주부(47)에는 방열 핀(48)을 설치하지 않고, 평탄한 측면으로 해도 좋다.
그리고, 램프 장치(12)에서는, LED(56)가 실장된 기판(33)이 열적으로 접촉하는 금속제 커버(32)를 이용하고, 이 금속제 커버(32)를, 최외경(D)이 80~150mm 이고, 바람직하게는 85~100mm이며, 높이(H)가 5~25mm로서, 바람직하게는 10~20mm인 대략 원통형상이며, 총 입력전력(W)당의 외주면의 면적인 2π(D/2)H/W가 200~800mm2/W의 범위로 하고 있다.
금속제 커버(32)의 최외경(D)이 80mm보다 작으면, 금속제 커버(32)의 외주면 (47)에 충분한 방열 면적이 확보되지 않고, 또한, 150mm보다 크면 램프 장치(12)가 대형화해 버린다.
금속제 커버(32)의 높이(H)가 5mm보다 얇으면, 금속제 커버(32)의 외주면 (47)에 충분한 방열 면적이 확보되지 않고, 착탈 조작도 하기 어려워지며, 또한, 25mm보다 두꺼우면, 램프 장치(12)의 박형화를 실현할 수 없다.
도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 램프 장치(12)로의 총 입력전력(W)당의 금속제 커버(32)의 외주부(47)의 외주면의 면적인 2π(D/2)H/W가 200mm2/W보다 작으면, 금속제 커버(32)의 충분한 방열 성능을 얻지 못하고, LED(56)의 허용 온도 T0를 넘어 버렸다. 또한, 800mm2/W보다 크게 하면, 램프 장치(12)의 외경 치수 또는 높이 치수가 커져, 램프 장치(12)가 대형화해 버려, 램프 장치(12)의 외관 평가시험(도 5(a) 중, 가능은 ○, 불가는 ×를 나타낸다)에서 불가로 되었다.
따라서, 램프 장치(12)에서는, LED(56)가 실장된 기판(33)이 열적으로 접촉하는 금속제 커버(32)를 이용하고, 이 금속제 커버(32)를, 최외경(D)이 80~150mm이고, 바람직하게는 85~100mm이며, 높이(H)가 5~25mm이고, 바람직하게는 10~20mm인 대략 원통형상이며, 총 입력전력(W)당의 외주면의 면적인 2π(D/2)H/W가 200~800mm2/W의 범위로 함으로써, 광원으로서 LED(56)를 이용하는 경우에 필요한 방열성을 확보할 수 있고, LED(56)가 짧은 수명으로 되거나, 램프 장치(12)가 대형화하지 않는, 적절한 LED(56)와 금속제 커버(32)의 관계를 규정할 수 있다.
램프 장치(12)는, LED(56)가 실장된 기판(33)이 열적으로 접촉하는 금속제 커버(32)를 이용하고, 이 금속제 커버(32)를 최외경(D)이 80~150mm인 대략 원통형상으로 하며, LED(56)를 금속제 커버(32)의 중심점 ○을 중심으로 둘레방향에 복수 개 실장하는 동시에, LED(56)의 중심이 금속제 커버(32)의 최외연으로부터 중심측으로 (D/2)/3이상 떨어지고, 또한 금속제 커버(32)의 중심으로부터 외연측으로 (D/2)/4이상 떨어진 범위 S내에 실장하며, 총 입력전력(W)가 5~2OW인 범위에서 기판(33)에 실장된 LED(56)를 점등시킨다.
이 경우에도, 금속제 커버(32)의 최외경(D)이 80mm보다 작으면, 금속제 커버 (32)의 외주면(47)에 충분한 방열 면적이 확보되지 않고, 또한, 150mm보다 크면 램프 장치(12)가 대형화해 버린다.
도 5(b)에 나타내는 바와 같이, LED(56)의 중심이, 금속제 커버(32)의 최외연(D/2)으로부터 중심측으로 (D/2)/3이상 떨어지지 않고, 금속제 커버(32)의 외연측에 위치하면, 방열적으로는 유리하지만, 금속제 커버(32)의 중심부의 휘도가 저하해 버려, 램프 장치(12)로서의 휘도 불균일이 발생하기 쉬워지며, 램프 장치(12) 의 휘도 불균일 평가시험(도 5(b) 중, 가능은 ○, 불가는 ×을 나타낸다)에서 불가로 되었다. 또한, 금속제 커버(32)의 중심 ○으로부터 외연측으로 (D/2)/4이상 떨어지지 않고, 금속제 커버(32)의 중심측에 위치하면, LED(56)끼리의 거리가 짧아져서, 서로의 열영향에 의해 LED(56)의 온도가 상승하기 쉽고, 더욱이, 금속제 커버 (32)의 외연과의 거리가 멀어지고, 방열성이 저하하여 충분한 방열 성능을 얻지 못하여, LED(56)의 허용 온도 T0를 넘어 버렸다.
따라서, 램프 장치에서는, LED(56)가 실장된 기판(33)이 열적으로 접촉하는 금속제 커버(32)를 이용하고, 이 금속제의 커버(32)를 최외경(D)이 80~15Omm인 대략 원통형상으로 하며, LED(56)를 금속제 커버(32)의 중심점 ○를 중심으로 둘레방향에 복수 개 실장하는 동시에, LED(56)의 중심이 금속제 커버(32)의 최외연으로부터 중심측으로 (D/2)/3이상 떨어지고, 또한 금속제 커버(32)의 중심으로부터 외연측으로 (D/2)/4이상 떨어진 범위 내에 실장하며, 총 입력전력(W)이 5~20W인 범위에서 기판(33)에 실장된 LED(56)를 점등시키기 때문에, 광원으로서 LED(56)를 이용하는 경우에 필요한 방열성을 확보할 수 있는 동시에, 램프 장치(12)가 대형화하지 않고, 한층 더 휘도 불균일의 발생도 억제할 수 있어, 적절한 LED(56)와 금속제 커버(32)의 관계를 규정할 수 있다.
다음으로, 도 6에 제2 실시 형태를 나타낸다.
램프 장치(12)의 내부에 감온 소자(71)이 배치된다. 감온 소자(71)의 위치는, 금속제 커버(32)의 기판 부착부(49)의 기판(33)이 장착되는 면과는 반대측인 면으로 하고 있다.
점등 장치(36)는, 감온 소자(71)가 감지하는 내부 온도에 따라 LED(56)로의 출력을 제어한다. 즉, 감온 소자(71)가 감지하는 내부 온도가 미리 설정된 기준 온도보다 낮으면 소정의 출력으로 LED(56)를 점등시키고, 기준 온도보다 높으면 소정의 출력보다 낮은 출력으로 LED(56)를 점등시킨다.
이와 같이, 감온 소자(71)가 감지하는 램프 장치(12)의 내부 온도에 따라 LED(56)로의 출력을 제어함으로써, 램프 장치(12)의 분위기 온도의 상승 등에 의해서 램프 장치(12)의 내부 온도가 상승하여, LED(56)의 온도가 통상의 범위를 넘어 이상 상승하는 것을 방지하며, LED(56)의 수명을 길게 할 수 있다.
다음으로, 도 7에 제3 실시 형태를 나타낸다.
도 6의 제2 실시 형태와 마찬가지로, 감온 소자(71)를 이용하여 제어하지만, 감온 소자(71)의 위치를 점등 장치(36)가 배치되는 구금(31)내로 한다.
이에 의해, LED(56)의 열을 받은 점등 장치(36)의 온도가 통상의 범위를 넘어 이상 상승하는 것을 방지하여, LED(56) 및 점등 장치(36)의 수명을 길게 할 수 있다.
다음으로, 도 8에 제4 실시 형태를 나타낸다.
금속제 커버(32)의 구금측 공간부(50)에 팬(73)이 배치되고, 금속제 커버 (32)에는 팬(73)에 의한 송풍으로 공기가 통기되는 슬릿 형상의 복수의 통기구멍 (74)이 설치되어 있다. 또한, 구금 케이스(38)의 끼워맞춤부(42)가 금속제 커버 (32)의 구금측 공간부(50)에 끼워맞춰지는 구조인 경우에는, 그 끼워맞춤부(42)에도 금속제 커버(32)의 통기공(74)과 연통하는 복수의 통기공이 설치되어 있다.
그리고, 팬(73)에 의해, 금속제 커버(32)내의 열기를 통기공(74)으로부터 외부에 배기하여, 외부의 온도가 낮은 공기를 금속제 커버(32)내로 취입하는 동시에, 금속제 커버(32)를 강제 냉각하기 때문에, 금속제 커버(32)로부터의 방열 성능을 향상시킬 수 있다. 따라서, 예를 들면, 조명기구가 다운 라이트 등에서 기구 내에 열이 가득차기 쉬운 경우에, 자연 대류로는 금속제 커버(32)로부터 방열성이 저하하는 경우에는, 이 강제 냉각에 의해서 방열성을 확보할 수 있다.
다음으로, 도 9에 제5 실시 형태를 나타낸다.
램프 장치(12)는, 반사체(34) 및 투광성 커버(35)가 없는 기판(33)이 노출되는 타입이다. 금속제 커버(32)의 상면 주변부 및 하면 주변부에는, 기구측과 접촉하는 접촉부(81)가 설치되어 있다.
조명기구는, 예를 들면 다운 라이트이고, 기구 본체(82) 및 이 기구 본체 (82)에 장착되는, 도시하지 않는 원통형상의 반사판을 구비하고 있다.
기구 본체(82)는, 램프 장치(12)가 장착되는 램프 부착부(83), 및 반사판이 장착되는 반사판 부착부(84)를 구비하고 있다.
램프 부착부(83)에는, 금속제 커버(32)의 상면 주변부의 접촉부(81)가 열전도 가능하게 접촉하도록 램프 장치(12)가 부착되어 있다.
반사판 부착부(84)는, 복수로 둘레방향에 분할되어 있고, 각각이 램프 부착부(83)에 대해서 스프링형상 경첩(85)에 의해 서로 개폐 가능하게 설치되어 있다. 그리고, 도 9(a)에 나타내는 바와 같이, 복수의 반사판 부착부(84)를 외측으로 엶으로써, 램프 장치(12)를 램프 부착부(83)에 설치할 수 있고, 또한, 램프 장치(12)의 부착 후에는, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이, 복수의 반사판 부착부(84)를 중심측으로 닫음으로써, 복수의 반사판 부착부(84)가 금속제 커버(32)의 하면 주변부의 접촉부(81)에 열전도 가능하게 접촉하고, 더욱이 복수의 반사판 부착부(84)에 금속제의 반사판이 장착된다.
그리고, 조립 상태에서는, 램프 장치(12)의 금속제 커버(32)와 금속제의 기구 본체(82)와 금속제의 반사판이 열전도 가능하게 접촉하여, 램프 장치(12)가 발생시키는 열을 기구 본체(82)나 반사판에 전달하여 방열할 수 있다.
[산업상 이용 가능성]
본 발명은, 광원으로서 LED를 이용하는 램프 장치, 및 이 램프 장치를 이용하는 조명기구에 이용된다.
12: 램프 장치
32: 금속제 커버
33: 기판
36: 점등 장치
56: LED
71: 감온 소자

Claims (6)

  1. 칩 상태의 LED가 실장된 기판과;
    상기 LED를 점등시키는 점등 장치와;
    상기 기판이 열적으로 접촉하는 기판 부착부와, 이 기판 부착부의 외주에 상하 방향으로 돌출하도록 형성된 외주부를 가지고, 이 외주부는 최외경(最外徑, D)이 80~150mm, 높이(H)가 5~25mm인 원통형상이고, 총 입력전력(W)당의 외주면의 면적인 2π(D/2)H/W가 200~800mm2/W의 범위이며, 상기 LED에서 발생한 열이 상기 기판 부착부로부터 상기 외주부에 전달되어, 상기 외주부의 외주면으로부터 대기 중으로 방열되도록 설치된 금속제 커버;를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 램프 장치.
  2. 기판 부착부와, 이 기판 부착부의 외주에 상하 방향으로 돌출되도록 형성된 외주부를 가지고, 이 외주부는 최외경(D)이 80~150mm, 높이 H가 5~25mm인 원통형상으로, 총 입력전력(W)당의 외주면의 면적인 2π(D/2)H/W가 200~800mm2/W의 범위이고, LED에서 발생한 열이 상기 기판 부착부로부터 상기 외주부에 전달되어 상기 외주부의 외주면으로부터 대기 중으로 방열되도록 설치된 금속제 커버와;
    이 금속제 커버의 기판 부착부에 열적으로 접촉해서 설치되고, 칩 상태의 LED가 상기 금속제 커버의 중심점을 중심으로 둘레방향에 복수 개 실장(實裝)되어 있는 동시에, 상기 LED의 중심이 상기 금속제 커버의 최외연(最外緣)으로부터 중심측으로 (D/2)/3이상 떨어지면서, 상기 금속제 커버의 중심으로부터 외연(外緣)측으로 (D/2)/4이상 떨어진 범위 내에 실장된 기판과;
    총 입력전력(W)이 5~20W인 범위에서, 상기 기판에 실장된 상기 LED를 점등시키는 점등 장치;를 구비하고 있고,
    상기 금속제 커버의 상기 외주부는 방열을 위한 방열 핀을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 램프 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    내부 온도를 감지하는 감온(感溫) 소자를 구비하고,
    상기 점등 장치는, 상기 감온 소자가 감지하는 내부 온도에 따라 상기 LED로의 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 램프 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    내부 온도를 감지하는 감온 소자를 구비하고,
    상기 점등 장치는, 상기 감온 소자가 감지하는 내부 온도에 따라 상기 LED로의 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 램프 장치.
  5. 청구항 1에 기재된 램프 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조명기구.
  6. 청구항 2에 기재된 램프 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조명기구.
KR1020117005579A 2009-02-19 2010-02-19 램프 장치 및 조명기구 KR101283776B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

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