WO2011055659A1 - 大型led照明装置 - Google Patents

大型led照明装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2011055659A1
WO2011055659A1 PCT/JP2010/068994 JP2010068994W WO2011055659A1 WO 2011055659 A1 WO2011055659 A1 WO 2011055659A1 JP 2010068994 W JP2010068994 W JP 2010068994W WO 2011055659 A1 WO2011055659 A1 WO 2011055659A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
led
cooling liquid
light emitting
mounting base
heat
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/068994
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
宮原 隆和
Original Assignee
株式会社エルム
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2009254398 priority Critical
Priority to JP2009-254398 priority
Application filed by 株式会社エルム filed Critical 株式会社エルム
Publication of WO2011055659A1 publication Critical patent/WO2011055659A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50Cooling arrangements
    • F21V29/70Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • F21V29/77Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with essentially identical diverging planar fins or blades, e.g. with fan-like or star-like cross-section
    • F21V29/773Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with essentially identical diverging planar fins or blades, e.g. with fan-like or star-like cross-section the planes containing the fins or blades having the direction of the light emitting axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50Cooling arrangements
    • F21V29/51Cooling arrangements using condensation or evaporation of a fluid, e.g. heat pipes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00Lighting devices intended for fixed installation
    • F21S8/04Lighting devices intended for fixed installation intended only for mounting on a ceiling or the like overhead structures
    • F21S8/06Lighting devices intended for fixed installation intended only for mounting on a ceiling or the like overhead structures by suspension
    • F21S8/061Lighting devices intended for fixed installation intended only for mounting on a ceiling or the like overhead structures by suspension with a non-rigid pendant, i.e. a cable, wire or chain
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00Lighting devices intended for fixed installation
    • F21S8/08Lighting devices intended for fixed installation with a standard
    • F21S8/085Lighting devices intended for fixed installation with a standard of high-built type, e.g. street light
    • F21S8/086Lighting devices intended for fixed installation with a standard of high-built type, e.g. street light with lighting device attached sideways of the standard, e.g. for roads and highways
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V13/00Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
    • F21V13/02Combinations of only two kinds of elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50Cooling arrangements
    • F21V29/502Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components
    • F21V29/505Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components of reflectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V3/00Globes; Bowls; Cover glasses
    • F21V3/04Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings
    • F21V3/06Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings characterised by the material
    • F21V3/061Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings characterised by the material the material being glass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V3/00Globes; Bowls; Cover glasses
    • F21V3/04Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings
    • F21V3/06Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings characterised by the material
    • F21V3/062Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings characterised by the material the material being plastics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21WINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2131/00Use or application of lighting devices or systems not provided for in codes F21W2102/00-F21W2121/00
    • F21W2131/10Outdoor lighting
    • F21W2131/103Outdoor lighting of streets or roads
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

Abstract

表面にLED発光素子13を実装したLED実装ベース11と、該LED実装ベース11の裏面側に固定された放熱部20から成るLED照明装置であって、該放熱部20が、一端側が前記LED実装ベース11により封止された、内部にシリコンオイル等の冷却液を封入した密閉空間(電子回路収納部22)を有するコア部23と、該コア部23の周囲に設けられた放熱フィン21とを備えることを特徴とするもの。これにより、大型の水銀灯照明装置と形状が概ね同等であって、重量増加をできるだけ少なくしつつLED発光素子からの発熱を効率よく放熱可能なLED照明装置を提供することができる。なお、電子回路収納部22内には、LED発光素子13に供給する電力を生成するための電気回路を収納しておくことができる。また、冷却液は電子回路収納部22内を完全に満たすのではなく、その膨張を吸収するための僅かな空間を空けておくことが望ましい。

Description

大型LED照明装置
 本発明は、エネルギー効率の低い白熱電球や水銀灯と置換して使うことを目的に、近年急速に普及しつつあるLED電球に関する。
 エネルギー効率の悪い従来型照明装置のうち、白熱電球やハロゲン電球については、それに代わり得る多種多様のLED電球が製造販売されているが、工場や大型店舗、倉庫、体育館などにおいて多数使用されている、天井から吊り下げたり、天井や壁に埋め込んで使用される大電力大光量の水銀灯については、LEDから発生する大量の熱を放熱することが困難なため、それに全面的に置き換わるべきLED照明装置は未だ開発されておらず、一般的な水銀灯照明器具と同等な形状では200W以下のものしか出荷されていない。
 また水銀灯は、それ自体の効率が50ルーメン/Wとあまり高くない上、点灯後実用照度に達するまでに数分を要し、更に、消灯後再点灯するまで相当な時間を待つ必要があることなど、頻繁にON/OFFできない点でも、省エネしにくいため、市場は水銀灯に代る省エネ性の高い大型LED照明装置の提供を望んでいる。
 特許文献1には、LEDランプにヒートシンクを取り付けたLED照明装置が記載されている。このLED照明装置では、ファンによりヒートシンクを空冷している。
特開2005-158746号公報
 現在、容易に入手できるLED発光素子の効率は概ね80ルーメン/Wであるため、LED照明装置の照度を、既存の400W水銀灯の平均的な照度である2万ルーメン並とするためには、計算上、LEDに概ね250Wの電力を投入する必要がある。実際は、水銀灯が周囲360度に光を放射するのに対して、LED発光素子の放射は半球内に絞られるためその分照明効率が高く、実際に必要な電力は200W以下でよい。
 しかし、LEDに200Wの電力を投入すると、その内の概ね70%が熱に変わるため、140Wの熱が発生する。LED発光素子は一般的に長寿命と言われているが、熱には弱く、製法や素材などによるが、点灯時のLED発光素子の温度を100℃程度に保てれば4万時間以上の寿命が期待できるものの、その温度が10度上がるごとに略1/2になると言われている。従って、前記のような140Wのヒーターに相当する発熱を効率良く放熱し、LED発光素子の温度を下げることが当該LED照明の寿命を左右することになる。
 発熱が広い面積から生じるのであればその冷却は困難ではないが、水銀灯に代替するLED照明装置の場合は発光体の大きさも概ね水銀灯と同等にする必要があるため、直径約10cm程度の面積から140Wの熱が生じることになる。
 この熱量を、同じ直径10cmの、熱抵抗が236W/m・Kのアルミニウムを通じて放熱機構に導く場合は、その長さを10cmとすると、両端に7.5度の温度差が生じることになる。しかし、実際に直径10cmの無垢のアルミニウムを熱伝導体に使い、その長さを10cmとすると、熱伝導体の重量は2kg以上になり、重量とコスト面で現実的ではない。ここで、直径を5cmとすると重量は0.5kg程度となり、重量・コスト面では実現可能なレベルとなるが、両端の温度差は30度に達し、LED発光素子の寿命を1/8に縮めることになる。
 また、特許文献1のようにファンによる空冷を行う場合、ファンのための電力が別途必要となるため、エネルギー効率が低下する他、ファンやそのモータのための設備、空間が必要となり、照明装置が大型化する。また、埃やクモの巣などの異物を吸引することによる放熱能力の低下やファンモータの故障など、耐久性についても不安要素が増えることになる。
 本発明が解決しようとする課題は、社会で多用されている大型の水銀灯照明装置にも代替し得る、形状が概ね同等であって、重量増加をできるだけ少なくしつつLED発光素子からの発熱を効率よく放熱することができるLED照明装置を提供することである。
 上記課題を解決するために成された本発明に係るLED照明装置は、表面にLED発光素子を実装したLED実装ベースと、放熱部から成るLED照明装置であって、
 該放熱部が、
 a)該LED実装ベースの裏面側に固定され、内部に冷却液を封入した密閉空間を有する冷却液封入部と、
 b)該冷却液封入部の周囲に設けられた放熱フィンとを備えることを特徴とするものである。
 本発明は、LED発光素子から生じる熱を、LED実装ベース、及び、その裏面側に接触する冷却液を介して放熱フィンに導くため、効率よく発散させることができる。ここで、冷却液封入部内で冷却液が対流を起こすような状態とすることにより、LED発光素子の熱はより効率良く放熱フィンに伝達されるようになる。
 また、冷却液封入部の内部に(冷却液に浸漬した状態で)本LED照明装置の電源回路や制御回路等、LED発光素子を駆動させるための電気回路を収納することができるため、本発明に係るLED照明装置はスペース効率がよい。もちろん、この電気回路自体が冷却液に浸漬されているため、電気回路の全体から発する熱が効率よく放出される。従って、一般の電源回路や電子回路に必要な放熱体やそれに接続する構造体も不要となり、電気回路のサイズを最小化することができるほか、本LED照明装置の安定した動作が保証される。なお、LED発光素子を駆動させるための電気回路は、全て冷却液封入部内に収納してもよいし、一部のみを収容してもよい。
 なお、冷却液封入部の中には、冷却液を完全に満たすのではなく、少しの空間を残しておくことが望ましい。これにより、冷却液の温度が上昇したとき、その膨張による冷却液封入部内の圧力上昇を緩和することができる。この点で、冷却液封入部内の冷却液を満たさない空間の気圧は、常温において負圧(できれば、真空に近く)となるようにしておくことが望ましい。
 LED実装ベースから冷却液への熱伝達を良好にするために、LED実装ベースの裏面側に凹凸を設け、両者の接触面積を大きくすることが望ましい。凹凸は、同心のリング状や多数の立設ピン状など、どのようなものであってもよい。また、更に両者の熱伝達を良好にするために、それらの凹凸とは別に、或いはそれらの凹凸に加えて、ヒートパイプをLED実装ベースの裏面から突出するように設けることが望ましい。
 上記の放熱手段が十分に功を奏さない場合(例えば、上記LED照明装置が、重力方向に関して、LED実装ベースが上部、冷却液が下部となったとき、上記のような冷却液内の対流による熱伝達効果は減殺されることになる)のことを考慮して、本発明に係るLED照明装置には、LED発光素子の温度上昇を検出するためのセンサを設け、それにより検出されるLED発光素子の温度に応じて、LED発光素子に供給する電力を制限するようにしてもよい。この電力の制限は、LED発光素子に供給する電流の調節で行ってもよいし、LED発光素子を点滅させることにより行ってもよい。なお、このセンサは、LED発光素子自体に設けてもよいし、LED実装ベースやその近傍に設けてもよい。
本発明の実施例である吊り下げ型LED照明装置の縦断面図(A)及び同図X-X'線における横断面図(B)。 放熱兼電装部の他の例を示す横断面図。 放熱兼電装部の更に他の例を示す横断面図。 同実施例の発光部の縦断面図。 LED実装基板の突起部の一例を示す斜視図。 LED実装基板の突起部の他の例を示す斜視図。 LED実装基板の突起部の更に他の例を示す斜視図。 本発明の別の実施例である埋め込み型LED照明装置の縦断面図。 本発明の更に別の実施例である街路灯型LED照明装置の縦断面図(A)、平面図(B)、正面図(C)及び側面図(D)。 上記吊り下げ型LED照明装置の別の構成例を示す縦断面図。
 本発明の実施例を図を用いて説明する。
 図1は本発明の代表的な実施例である吊り下げ型LED照明装置を示したもので、図1(A)は同照明装置の縦断面図(図1(B)のY-Y’線断面図)であり、図1(B)は図1(A)のX-X’線断面図である。
 本LED照明装置の中心部には発光部10があり、発光部10は、図4に示すように、例えばアルミニウム、銅等の熱伝導性の高い素材から成るLED実装ベース11と、同LED実装ベース11に熱的に固定されたLED実装基板12と、同LED実装基板12上に実装した多数のLED発光素子13とで構成される。更に、雨や埃、虫等からLED発光素子13を守る為に、図1(A)に示すように、透明若しくは半透明の樹脂やガラスにより構成されるバリア14を、LED実装基板12を囲うように、LED実装ベース11上に付加する方が良い。なお、LED実装ベース11から見てLED発光素子13側を以後「前方」と呼び、その反対方向を「後方」と呼ぶ。
 LED実装ベース11の外周側には、前方に開く円錐台状の反射鏡19が取り付けられていて、発光部10が発する光を必要な方向に反射する。同反射鏡19の素材をアルミニウムのように熱伝導性の高い素材にすることにより、同反射鏡19はLED発光素子13の熱を前方に逃がす放熱機構としての働きを兼ねることが出来る。
 発光部10の後方(図1(A)において上部)にはアルミニウムの押し出し材等から成る放熱兼電装部20がある。同放熱兼電装部20は、図1(B)に示すように、中心部にある薄肉円筒状のコア部(冷却液封入部)23と、その周囲に放射状に多数設けられた、表面積を拡大し輻射と空気への伝熱及び空気の対流による放熱を効率良く行うための放熱フィン21から成る。コア部23の内部の空間は、商用電源の交流電流をLED発光素子13を点灯するための直流電流に変換する電子回路を収納する電子回路収納部22となっている。同電子回路収納部22は、下端が前述したLED実装ベース11で密封され、上端は上部封止体30により閉じられ、密閉された空間となっている。同空間にはシリコン油のように絶縁性能が高く化学的に安定し燃えない冷却液が封入されている。
 この冷却液として、沸点が50℃から80℃程度の低沸点液を使用する方法もある。これにより、LED発光素子13の熱を吸収して気化し、放熱フィン21にその熱を伝達して液化するという熱伝達サイクルの繰り返しが可能となり、更に効率よくLED発光素子13の熱を逃がすことができるようになる。
 本実施例では、上部封止体30は周囲にOリングのようなシール31を持つ樹脂等でできた封止体32と、同封止体32を保持し上部封止体30を放熱兼電装部20に取り付ける金属部材33により構成される。同金属部材33には、溶接若しくはネジ止めされた金具34を経て吊り下げ金具35がネジ及びナットで固定され、同吊り下げ金具35により本LED照明装置は建物の天井等から吊り下げられる。
 電子回路収納部22に冷却液を封入するにあたって、空間を完全に冷却液で満たすと、空間を構成する金属等と冷却液の熱膨張率の違いにより大きな圧力が生じ、中の冷却液が漏れだす等の不具合が生じやすいため、僅かな空間部を設けた方が良い。本実施例においては、図1(A)において封止体32の下面に設けられた凹部36がこの空間部を提供している。この空間部も常圧の空気が満たされると、同空気の熱膨張により圧力の変化を生じる為、常温(5~35℃)において負圧となるようにする(常圧より減圧する)か概真空にすると良い。
 このような減圧空間を設ける方法として、上記のような凹部36を設ける方法の他に、次のような方法もある。少量の空気等を封入した柔軟なプラスチックシートから成る密閉袋を上記電子回路収納部22に入れておいた状態で、電子回路収納部22内に冷却液を満たす。その後、冷却液を少量、電子回路収納部22から吸い出すと、密閉袋は膨張して、内部が減圧状態となる。これにより、冷却液が温度上昇により膨張しても、この密閉袋がその膨張を吸収することができるようになる。
 次に、LED実装ベース11の後方面(冷却液と接触する側)には、図4~図7に示すように、電子回路収納部22の内径よりもやや小さい外径を有する、低いテーブル状の突起部15が設けられ、その周囲にはOリング等によるシール材15aが設けられている。このシール材15aがLED実装ベース11の突起部15と電子回路収納部22の内壁の間を密閉することにより、電子回路収納部22の下端を封止している。
 このLED実装ベース11の突起部15が冷却液と接触する部分には、接触面積を拡大するために図5に示すリング状のフィン16、若しくは、図6に示すピン状の突起物17が設けられ、LED発光素子13が発生した熱をLED実装ベース11を経て冷却液に効率良く伝えている。
 この結果、LED発光素子13による発熱は、LED実装ベース11を経て、その上方にある冷却液に効率的に伝わる。同冷却液は、下側が熱せられることにより内部に対流が生じ、これにより熱を速やかに上方に運び、周囲及び上部にある大面積の放熱フィン21を介して大気に放熱する。前述の通り、この冷却液に沸点が50℃から80℃程度の低沸点液を用いることにより、この液体の気化-液化サイクルによる伝熱がこれに加わり、より効率良く放熱することができる。
 この際、図2のように、放熱兼電装部20のコア部23の肉厚を厚くし、LED実装ベース11から直接放熱兼電装部20に熱を伝え、同肉厚のコア部23を利用して上方及び周囲の放熱フィン21に熱を伝えることもできるが、冷却液の対流による伝熱に比べ固体伝熱は熱抵抗が大きく、上部と下部で温度差が生じやすい。
 コア部23の肉厚を更に(特に外側に向けて)厚くすることにより温度差を小さくすることもできるが、重量が増え、コストが上昇する上に、コア部23の外径が大きくなることにより、単位長さあたりの放熱フィン21の表面積をそのまま保持しようとすると、放熱兼電装部20は益々大型化することになる。
 また、図3に示すようにコア部23を中実にすることにより、大型化せず冷却能力を高めることもできるが、重量とコストが増え、また、電子回路を外部に実装する必要があるため、更に重量・サイズ・コスト共に増大することになる。
 なお、図1では、放熱兼電装部20のコア部23が開口部を有しており、該開口部をLED実装ベース11によって封止することによってコア部23の内部に密閉空間を形成する構成を示したが、これに限らず、例えば、冷却液を収容したコア部23を予め密閉状態としておき、該コア部23の外壁面にLED実装ベース11を固定するようにしてもよい。この場合、上記のリング状のフィン16又はピン状の突起物17のような、冷却液との接触面積を増大させるための凹凸は、コア部23の実装ベース11が固定されている面の裏側(すなわち、コア部23の内壁面)に設けるものとする。
 上述した説明は、当該照明装置を図1(A)のように配置した場合について説明したが、これを天地逆に設置すると、冷却液が電子回路収納部22に完全に満たされてない場合には突起部15と冷却液の接触面積が減少するほか、完全に満たされている場合でも冷却液の上部が加熱されることになるため、冷却液に対流が発生せず、熱の伝達能力が著しく低下することになる。
 この問題点を解決する第一の方法は、設置方向の違いによって生じる温度上昇を、LED発光素子13の近傍又はLED実装ベース11上、あるいは、電子回路収納部22内に設けた電子回路のLED発光素子側に近い箇所に設けたセンサで検出し、LED発光素子13に流す電流を低減することである。これにより、LED発光素子13の温度を規定値内に抑えることができる。
 第二の方法は、LED発光素子13に流す電流を減らす代わりに、LED発光素子13を短い周期で点滅させることにより、実質的な電力を低減することである。この方法を用いると、発光の点滅により、使用者に温度の異常上昇が発生していることを告知することもできる。なお、温度の高低により点滅の間隔(リズム)を変えるようにしてもよい。
 第三の方法は、図7に示すように、LED実装ベース11と冷却液との伝熱に、1本ないし複数本のヒートパイプ18を使う方法である。同ヒートパイプ18の長さを十分長くすることにより、LED照明装置の取り付け方向が変わり、冷却液の対流による伝熱効果が減少しても、それを補う程度の伝熱効果を得ることができ、その結果、放熱フィン21による冷却との温度差により対流が生じて十分な冷却効果を得ることが出来る。
 以上の説明は吊り下げ型のLED照明装置を例にしたが、図8に示すように反射鏡19の形状を変えたり、金具類を変更することにより、天井に埋め込んで使用するダウンライト等の多くの形態のLED照明装置に利用できる。
 さらに、街路灯のようにデザイン性を要求され、デザイン上LED実装部と放熱部を近接配置できないような照明器具においても、その熱の伝達に液体を使用することにより、熱を効率よく伝達し、放熱することができる。そのような例を図9に示す。この街路灯型LED照明装置では、図9(A)に示すように、下方に向けて光を放射する発光部40の後方(図では上部)に冷却液封入部52が固定され、その冷却液封入部52の上部に放熱フィン51が設けられている。なお、この例では電子回路(電子回路実装部53)は冷却液封入部52の内部ではなく、その外に設けられている。図9(B)~(D)は本実施例の平面図、正面図、側面図であり、図9(A)における記号44は透明バリア、54は下部カバーである。
 なお、上記で言及したように、本発明のLED照明装置は、冷却液の気化-液化サイクルによる伝熱を行う構成とすることもできる。この場合の構成例を図10に示す。なお、図1と同一又は対応する構成については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
 図10に示すLED照明装置において、コア部(冷却液封入部)23の内部空間25には少量(常温下において内部空間25の容積の半分以下の体積)の冷却液24が封入されている。また、前記内部空間25は、冷却液24の沸点がLED発光素子13を常温下で点灯させた場合におけるLED実装ベース11の到達温度の上限値よりも低い温度(100℃未満、望ましくは50℃~80℃程度)となるように、適当な真空度に維持されている。
 このような構成において、LED発光素子13の点灯により生じた熱は、LED実装ベース11を経て冷却液24に伝達される。そして、その熱によって冷却液24が沸騰し、該冷却液24の蒸気が内部空間25の上方へと移動する(図中の白い矢印)。その過程で該蒸気の熱が放熱フィン21に伝達され、その結果、冷却液24が液化して内部空間25の下部へと戻る(図中の黒い矢印)。すなわち、この構成例は、コア部23全体をヒートパイプとして機能させるものであり、前記のような熱伝導サイクルが繰り返されることにより、一層効率良くLED発光素子13の熱を逃がすことが可能となる。
 この構成例においても、コア部23の内部空間25には、LED発光素子13を駆動させるための電気回路の一部又は全てを収容することができる。なお、前記冷却液24の種類は特に限定されるものではないが、内部空間25に電気回路を収容することを考慮すると、絶縁抵抗が高く、不燃性の液体を用いることが望ましい。このような液体としては、例えば、フッ素系不活性液体であるフロリナート(住友スリーエム株式会社製)などを好適に用いることができる。
 なお、上記のような冷却液の気化-液化サイクルによる伝熱を行う構成では、冷却液の沸点を下げるためにコア部23の内部空間25を比較的高い真空度とする必要がある。そのため、図1、4で示したようなシール材15a、31を用いる代わりに、筒状のコア部23の両端にそれぞれLED実装ベース11の突起部15、及び封止体32を圧入、接着、又は溶接することによって内部空間25の密閉性を確保する構成とすることが望ましい。これにより、高い真空度を長期間に亘って維持することが可能となる。
10…発光部
11…LED実装ベース
12…LED実装基板
13…LED発光素子
14…バリア
15…突起部
15a…シール材
16…フィン
17…ピン状突起物
18…ヒートパイプ
19…反射鏡
20…放熱兼電装部
21…放熱フィン
22…電子回路収納部
23…コア部
24…冷却液
25…内部空間
30…上部封止体
32…封止体
33…金属部材
34…金具
35…吊り下げ金具
36…冷却液膨張吸収用凹部
40…発光部
41…電子回路実装部
44…バリア
51…放熱フィン
52…冷却液封入部
53…電子回路実装部
54…下面カバー

Claims (9)

  1.  表面にLED発光素子を実装したLED実装ベースと、放熱部から成るLED照明装置であって、
     該放熱部が、
     a)前記LED実装ベースの裏面側に固定され、内部に冷却液を封入した密閉空間を有する冷却液封入部と、
     b)該冷却液封入部の外面に設けられた放熱フィンと、
     を備えることを特徴とするLED照明装置。
  2.  前記冷却液封入部の密閉空間内に前記冷却液が完全には満たされていないことを特徴とする請求項1に記載のLED照明装置。
  3.  前記冷却液封入部の密閉空間内の気圧が常温において負圧となっていることを特徴とする請求項2に記載のLED照明装置。
  4.  前記冷却液封入部に封入された状態における前記冷却液の沸点が、前記LED発光素子の点灯時におけるLED実装ベースの到達温度の上限値よりも低いことを特徴とする請求項2又は3に記載のLED照明装置。
  5.  前記LED実装ベースに固定されている箇所の冷却液封入部の内側に、前記冷却液との接触面積を増大させるための凹凸が設けられていることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のLED照明装置。
  6.  前記LED実装ベースに固定されている箇所の冷却液封入部の内側に、前記冷却液側に突出するヒートパイプが設けられていることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載のLED照明装置。
  7.  更に、前記LED発光素子又はLED実装ベース又はそれらの近傍に設けられた温度センサと、該温度センサの検出値に基づき、前記LED発光素子に供給する電流を調節する電流調節手段と、を備えることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載のLED照明装置。
  8.  更に、前記LED発光素子又はLED実装ベース又はそれらの近傍に設けられた温度センサと、該温度センサの検出値に基づき、前記LED発光素子を点滅させる点滅制御手段と、を備えることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載のLED照明装置。
  9.  前記冷却液封入部の内部に、前記LED発光素子を駆動させるための電気回路の少なくとも一部が収納されていることを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載のLED照明装置。
PCT/JP2010/068994 2009-11-05 2010-10-26 大型led照明装置 WO2011055659A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009254398 2009-11-05
JP2009-254398 2009-11-05

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010800498661A CN102597619A (zh) 2009-11-05 2010-10-26 大型led照明装置
US13/503,251 US20120206927A1 (en) 2009-11-05 2010-10-26 Large led lighting apparatus
EP10828219A EP2498000A1 (en) 2009-11-05 2010-10-26 Large led lighting apparatus
JP2011539346A JPWO2011055659A1 (ja) 2009-11-05 2010-10-26 大型led照明装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011055659A1 true WO2011055659A1 (ja) 2011-05-12

Family

ID=43969899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/068994 WO2011055659A1 (ja) 2009-11-05 2010-10-26 大型led照明装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20120206927A1 (ja)
EP (1) EP2498000A1 (ja)
JP (1) JPWO2011055659A1 (ja)
KR (1) KR20120096500A (ja)
CN (1) CN102597619A (ja)
WO (1) WO2011055659A1 (ja)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102434800A (zh) * 2011-12-14 2012-05-02 常州市华贤五金厂 一种led灯
CN102588798A (zh) * 2012-03-12 2012-07-18 周文乾 具有制冷液的led发光单元及由其构成的led灯
WO2013042351A1 (ja) * 2011-09-21 2013-03-28 Soleco株式会社 Led照明装置
JP2013191424A (ja) * 2012-03-14 2013-09-26 Formolight Technologies Inc 反射型高天井灯
LT5985B (lt) 2013-04-23 2013-12-27 Uab "Elmo Technologijos" Valdomas šviestuvas, skirtas lauko didelių plotų apšvietimui
JP5500488B1 (ja) * 2013-03-21 2014-05-21 日本プライスマネジメント株式会社 照射装置
US20150008473A1 (en) * 2013-07-08 2015-01-08 Lg Electronics Inc. Led light
JP2015008162A (ja) * 2014-10-14 2015-01-15 株式会社フジタ Led照明装置
USD732730S1 (en) * 2014-08-05 2015-06-23 General Luminaire Co., Ltd. Spliceable lamp panel
USD733959S1 (en) * 2014-08-05 2015-07-07 General Luminaire Co., Ltd. Spliceable lamp panel
JP2015526855A (ja) * 2012-07-23 2015-09-10 グイジョウ ジーゼットジーピーエス カンパニー・リミテッド 汎用型led電球の構築方法及びフランジスナップリング式のled電球及びled灯具
US9133981B2 (en) * 2013-04-15 2015-09-15 Pendant Systems Manufacturing Co. Hanger system for suspendible illuminated fixtures
JP2015528191A (ja) * 2012-07-23 2015-09-24 グイジョウ ジーゼットジーピーエス カンパニー・リミテッド 汎用型led電球の構成方法とクランプリング構造のled電球及びled灯具
JP2015529939A (ja) * 2012-07-23 2015-10-08 グイジョウ ジーゼットジーピーエス カンパニー・リミテッド 汎用型led電球の構成方法およびフランジインナースナップリング式のled電球およびその灯具
RU2616097C2 (ru) * 2011-09-21 2017-04-12 Солеко Ко, Лтд. Светодиодное осветительное устройство
US9625104B2 (en) 2013-07-10 2017-04-18 Lg Electronics Inc. LED light and method of manufacturing the same
US10168041B2 (en) 2014-03-14 2019-01-01 Dyson Technology Limited Light fixture

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012064903A1 (en) * 2010-11-11 2012-05-18 Bridgelux, Inc. Led light using internal reflector
TWM449238U (zh) * 2012-09-14 2013-03-21 Coselig Technology Corp 具有散熱結構的照明燈具
KR101367628B1 (ko) * 2012-09-20 2014-03-03 주식회사 세기하이텍 히트 파이프를 이용한 냉각장치 제조방법
KR101439864B1 (ko) * 2012-12-27 2014-09-17 주식회사 포스코 냉각기능을 갖는 조명장치
CN103047629A (zh) * 2012-12-27 2013-04-17 中南大学 一种大直径高功率太阳花复合散热装置
KR101349907B1 (ko) * 2013-01-11 2014-01-23 주식회사 독스타글로벌 히트파이프 제조방법 및 이를 이용한 방열모듈
KR101313115B1 (ko) * 2013-03-05 2013-09-30 한국에너지기술연구원 액상 실리콘오일에 의해 방열효과가 우수한 엘이디 집어등의 방열구조 및 그것이 적용된 엘이디 집어등
KR20150024088A (ko) * 2013-08-26 2015-03-06 주식회사 케이엠더블유 엘이디 가로등
TWI607175B (zh) * 2013-11-21 2017-12-01 綠點高新科技股份有限公司 Lighting device and radiator manufacturing method for lighting device
CN104676538A (zh) * 2013-12-02 2015-06-03 苏州承源光电科技有限公司 一种led灯散热器
KR20150146278A (ko) * 2014-06-23 2015-12-31 주식회사 진성이앤지 방열 장치
CN105572040A (zh) * 2014-10-15 2016-05-11 富泰华工业(深圳)有限公司 光源装置
WO2016070315A1 (zh) * 2014-11-04 2016-05-12 袁志贤 自动降温的小功率led灯
CN204227123U (zh) * 2014-11-19 2015-03-25 卡斯特实业有限公司 一种大功率led灯具
US20170321874A1 (en) * 2014-11-25 2017-11-09 Christopher Michael Bryant Low-Profile Luminaire
US9441825B2 (en) * 2014-11-26 2016-09-13 Jonathan Leeper Heat-dissipating socket for lighting fixtures
US9401468B2 (en) * 2014-12-24 2016-07-26 GE Lighting Solutions, LLC Lamp with LED chips cooled by a phase transformation loop
CN105066028A (zh) * 2015-04-01 2015-11-18 湖南微酷光电科技有限公司 一种超大功率led高杆灯
CN106152080A (zh) * 2015-04-01 2016-11-23 湖南玖泓节能科技有限公司 一种超大功率led舞台灯
USD784591S1 (en) * 2015-09-22 2017-04-18 Cooper Technologies Company High-lumen round light fixture
CN105509013A (zh) * 2016-01-20 2016-04-20 浩雄电气有限公司 一种高效散热led泛光灯
US20170292690A1 (en) * 2016-04-06 2017-10-12 General Electric Company Heat dissipating reflectors for led luminaires
USD803460S1 (en) * 2016-04-22 2017-11-21 Hubbell Incorporated Bay luminaire
USD803453S1 (en) * 2016-04-22 2017-11-21 Hubbell Incorporated Bay luminaire
KR102029932B1 (ko) * 2017-07-28 2019-10-08 오로라엘이디 주식회사 진공을 이용한 led 조명용 방열기구
KR102014025B1 (ko) * 2018-03-28 2019-08-23 윤삼걸 발광부 냉각구조를 갖는 수중랜턴

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002189220A (ja) * 2000-12-21 2002-07-05 Nippon Seiki Co Ltd 発光装置及びそれを有する液晶表示装置
JP2005093097A (ja) * 2003-09-12 2005-04-07 Sanyo Electric Co Ltd 照明装置
JP2005158746A (ja) 2003-11-26 2005-06-16 Lumileds Lighting Us Llc Ledランプのヒートシンク
JP2006128129A (ja) * 2004-10-29 2006-05-18 Lg Philips Lcd Co Ltd バックライトユニットおよび液晶表示装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5179875B2 (ja) * 2004-09-15 2013-04-10 ソウル セミコンダクター カンパニー リミテッド ヒートパイプを備える発光素子及び発光素子用のヒートパイプリードの製造方法
CA2637757A1 (en) * 2005-03-03 2006-09-08 Tir Technology Lp Method and apparatus for controlling thermal stress in lighting devices
CN2913848Y (zh) * 2006-03-28 2007-06-20 钟李杏枝 灯具的冷却系统
TW200830583A (en) * 2007-01-12 2008-07-16 Tai Sol Electronics Co Ltd Combined assembly of LED and liquid/gas phase heat dissipation device
DE102007017113A1 (de) * 2007-01-31 2008-08-07 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterbauelement mit einer optisch aktiven Schicht, Anordnung mit einer Vielzahl von optisch aktiven Schichten und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements
US20080246383A1 (en) * 2007-04-06 2008-10-09 Kun-Jung Chang LED-lamp heat-dissipation device
CN101290093A (zh) * 2007-04-16 2008-10-22 林国俊 发光二极管灯散热装置
JP2008276999A (ja) * 2007-04-26 2008-11-13 Kun-Jung Chang Ledランプの放熱装置
US20090001372A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Lumination Llc Efficient cooling of lasers, LEDs and photonics devices
CN101498435A (zh) * 2008-01-30 2009-08-05 富士迈半导体精密工业(上海)有限公司 发光二极管照明装置及降低其发热功率的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002189220A (ja) * 2000-12-21 2002-07-05 Nippon Seiki Co Ltd 発光装置及びそれを有する液晶表示装置
JP2005093097A (ja) * 2003-09-12 2005-04-07 Sanyo Electric Co Ltd 照明装置
JP2005158746A (ja) 2003-11-26 2005-06-16 Lumileds Lighting Us Llc Ledランプのヒートシンク
JP2006128129A (ja) * 2004-10-29 2006-05-18 Lg Philips Lcd Co Ltd バックライトユニットおよび液晶表示装置

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103998862A (zh) * 2011-09-21 2014-08-20 Soleco株式会社 Led照明装置
US9366423B2 (en) 2011-09-21 2016-06-14 Soleco Co., Ltd. LED illumination device
WO2013042351A1 (ja) * 2011-09-21 2013-03-28 Soleco株式会社 Led照明装置
AU2012310961B2 (en) * 2011-09-21 2016-02-04 Soleco Co., Ltd. LED illumination device
KR101778089B1 (ko) * 2011-09-21 2017-09-13 솔레코 가부시키가이샤 Led 조명 장치
RU2616097C2 (ru) * 2011-09-21 2017-04-12 Солеко Ко, Лтд. Светодиодное осветительное устройство
AU2012310961C1 (en) * 2011-09-21 2016-05-05 Soleco Co., Ltd. LED illumination device
CN102434800A (zh) * 2011-12-14 2012-05-02 常州市华贤五金厂 一种led灯
CN102588798A (zh) * 2012-03-12 2012-07-18 周文乾 具有制冷液的led发光单元及由其构成的led灯
JP2013191424A (ja) * 2012-03-14 2013-09-26 Formolight Technologies Inc 反射型高天井灯
JP2015529939A (ja) * 2012-07-23 2015-10-08 グイジョウ ジーゼットジーピーエス カンパニー・リミテッド 汎用型led電球の構成方法およびフランジインナースナップリング式のled電球およびその灯具
JP2015528191A (ja) * 2012-07-23 2015-09-24 グイジョウ ジーゼットジーピーエス カンパニー・リミテッド 汎用型led電球の構成方法とクランプリング構造のled電球及びled灯具
JP2015526855A (ja) * 2012-07-23 2015-09-10 グイジョウ ジーゼットジーピーエス カンパニー・リミテッド 汎用型led電球の構築方法及びフランジスナップリング式のled電球及びled灯具
JP5500488B1 (ja) * 2013-03-21 2014-05-21 日本プライスマネジメント株式会社 照射装置
US9133981B2 (en) * 2013-04-15 2015-09-15 Pendant Systems Manufacturing Co. Hanger system for suspendible illuminated fixtures
LT5985B (lt) 2013-04-23 2013-12-27 Uab "Elmo Technologijos" Valdomas šviestuvas, skirtas lauko didelių plotų apšvietimui
WO2014174389A1 (en) 2013-04-23 2014-10-30 Uab "Elmo Technologijos" Controlled large area outdoor lighting system
US9627599B2 (en) * 2013-07-08 2017-04-18 Lg Electronics Inc. LED lighting apparatus and heat dissipation module
US20150008473A1 (en) * 2013-07-08 2015-01-08 Lg Electronics Inc. Led light
US9625104B2 (en) 2013-07-10 2017-04-18 Lg Electronics Inc. LED light and method of manufacturing the same
US10168041B2 (en) 2014-03-14 2019-01-01 Dyson Technology Limited Light fixture
USD733959S1 (en) * 2014-08-05 2015-07-07 General Luminaire Co., Ltd. Spliceable lamp panel
USD732730S1 (en) * 2014-08-05 2015-06-23 General Luminaire Co., Ltd. Spliceable lamp panel
JP2015008162A (ja) * 2014-10-14 2015-01-15 株式会社フジタ Led照明装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2498000A1 (en) 2012-09-12
US20120206927A1 (en) 2012-08-16
JPWO2011055659A1 (ja) 2013-03-28
CN102597619A (zh) 2012-07-18
KR20120096500A (ko) 2012-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6352292B2 (ja) 平坦な照明装置
US8585259B2 (en) Thermal trim for luminaire
US8641237B2 (en) LED light bulb providing high heat dissipation efficiency
US9423117B2 (en) LED fixture with heat pipe
JP5363601B2 (ja) Led型照明モジュール
JP2014112555A (ja) 熱消散システムを備える照明器具
US8985815B2 (en) Light bulb with upward and downward facing LEDs having heat dissipation
US8324835B2 (en) Modular LED lamp and manufacturing methods
JP5320555B2 (ja) 発光素子ランプ及び照明器具
US8525396B2 (en) Illumination source with direct die placement
JP5746315B2 (ja) Led照明モジュール及びこれを用いた照明ランプ
US8643257B2 (en) Illumination source with reduced inner core size
US8618742B2 (en) Illumination source and manufacturing methods
US8167466B2 (en) LED illumination device and lamp unit thereof
US7847471B2 (en) LED lamp
JP5530041B2 (ja) 液冷led電球及びその製造方法
CA2612973C (en) Systems and methods for thermal management of lamps and luminaires using led sources
JP5152698B2 (ja) 発光素子ランプ及び照明装置
US8783894B2 (en) LED lamp assembly with thermal management system
US8047674B2 (en) LED illuminating device
KR100857058B1 (ko) 발광다이오드를 이용한 가로등의 냉각구조
JP3159179U (ja) Led照明装置
TWI391609B (zh) Light emitting diode lighting device
US9234655B2 (en) Lamp with remote LED light source and heat dissipating elements
CN101625079B (zh) 中空式液冷led灯

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080049866.1

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10828219

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13503251

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011539346

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010828219

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20127014399

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A