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JP2010272463A - LED lighting device - Google Patents

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JP2010272463A
JP2010272463A JP2009125226A JP2009125226A JP2010272463A JP 2010272463 A JP2010272463 A JP 2010272463A JP 2009125226 A JP2009125226 A JP 2009125226A JP 2009125226 A JP2009125226 A JP 2009125226A JP 2010272463 A JP2010272463 A JP 2010272463A
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JP
Japan
Prior art keywords
led
optical lens
control unit
reflection
light
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2009125226A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Teruo Koike
輝夫 小池
Yasushi Tanida
安 谷田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
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.)
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Publication date
Application filed by Stanley Electric Co Ltd filed Critical Stanley Electric Co Ltd
Priority to JP2009125226A priority Critical patent/JP2010272463A/en
Publication of JP2010272463A publication Critical patent/JP2010272463A/en
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  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)

Abstract

【課題】リフレクタを廃して奥行き方向の薄肉化を図ることができるLED照明装置を提供すること。
【解決手段】複数のLED8を配置して成る光源部と、該光源部の各LED8に隣接して配置された複数の光学レンズ11Aを備えたLED照明装置において、前記各光学レンズ11Aに前記各LED8からの光を屈折により制御する屈折制御部11aと各LED8からの光を反射により制御する反射制御部11bを設ける。又、反射制御部11bを屈折制御部11aの周囲にこれを取り囲むように配置する。ここで、前記反射制御部11bは、光学レンズ11Aと空気界面での全反射を利用するものとする。例えば、反射制御部11bを断面鋸刃状を成す入射面c,eと反射面d,fとで構成する。
【選択図】図10
To provide an LED lighting device capable of reducing the thickness in the depth direction by eliminating a reflector.
In an LED illumination device comprising: a light source section in which a plurality of LEDs 8 are arranged; and a plurality of optical lenses 11A arranged adjacent to each LED 8 of the light source section. A refraction control unit 11a that controls light from the LED 8 by refraction and a reflection control unit 11b that controls light from each LED 8 by reflection are provided. Further, the reflection control unit 11b is arranged around the refraction control unit 11a so as to surround it. Here, it is assumed that the reflection control unit 11b uses total reflection at the air interface with the optical lens 11A. For example, the reflection control unit 11b is configured with incident surfaces c and e and reflecting surfaces d and f having a sawtooth cross section.
[Selection] Figure 10

Description

本発明は、光源としてのLEDとその配光を制御する光学レンズを備えたLED照明装置に関するものである。   The present invention relates to an LED illumination device including an LED as a light source and an optical lens for controlling the light distribution.

従来、屋外照明灯等の照明装置としては、大光量の水銀灯やハロゲンランプ等の光源とリフレクタ(反射鏡)とを組み合わせたものが使用されてきた(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, as an illumination device such as an outdoor illumination lamp, a combination of a light source such as a high-intensity mercury lamp or a halogen lamp and a reflector (reflecting mirror) has been used (for example, see Patent Document 1).

これに対して、近年は水銀灯やハロゲンランプ等の大光量ランプを光源とするものから、長寿命で低消費電力のLEDを光源とするLED照明装置への置き換えが進んでいるが、斯かるLED照明装置においても、LEDとリフレクタを組み合わせて用いる構成が採用されている。例えば、特許文献2には、リフレクタ(反射鏡)と非球面レンズ及び所定の光学特性を有するレンズカバーを組み合わせることによって、LEDから放出される光を任意の距離に任意の照明パターンを形成することができるLED照明装置が提案されている。   On the other hand, in recent years, the replacement of LED lamps having a long-life and low power consumption LED as a light source has been advanced from those using a large light quantity lamp such as a mercury lamp or a halogen lamp as a light source. Also in the lighting device, a configuration in which an LED and a reflector are used in combination is employed. For example, in Patent Document 2, an arbitrary illumination pattern is formed at an arbitrary distance from light emitted from an LED by combining a reflector (reflecting mirror), an aspheric lens, and a lens cover having predetermined optical characteristics. There has been proposed an LED illumination device capable of performing the following.

特開2004−342570号公報JP 2004-342570 A 特開2006−286615号公報JP 2006-286615 A

ところで、光源としてLEDを用いる場合、例えば液晶ディスプレイのバックライト等では、LEDと散乱板等との組み合わせによって(つまり、リフレクタを使用することなく)非常に薄型の照明装置を実現しているが、このような照明装置は大光量が必要な屋外で使用される照明装置には光量が不足するために適用することができない。   By the way, when using an LED as a light source, for example, in a backlight of a liquid crystal display, a very thin illumination device is realized by a combination of an LED and a scattering plate (that is, without using a reflector) Such an illuminating device cannot be applied to an illuminating device used outdoors that requires a large amount of light, because the amount of light is insufficient.

屋外で使用される大光量のLED照明装置には、特許文献2において提案されているように、放物面や自由曲面を有するリフレクタが使用されており、このリフレクタがLEDの周囲を取り囲む構成が採用されるために装置の奥行き方向の薄肉化を図ることができず、当該LED照明装置の建材等への取り付けに大きなスペースを要するという問題があった。   As proposed in Patent Document 2, a reflector having a paraboloid or a free-form surface is used for a high-intensity LED illumination device used outdoors, and this reflector surrounds the LED. Since it is adopted, the device cannot be thinned in the depth direction, and there is a problem that a large space is required for mounting the LED lighting device to a building material or the like.

従って、本発明の第1の目的とする処は、リフレクタを廃して奥行き方向の薄肉化を図ることができるLED照明装置を提供することにある。   Accordingly, a first object of the present invention is to provide an LED lighting device that can be thinned in the depth direction by eliminating a reflector.

他方、LED照明装置に対しては更なる高出力化が要求されており、最近では1つのLED照明装置への投入電力が200Wを超えるものも開発されてきている。このようなLED照明装置の大電力化に伴ってLEDの発熱量も増加するため、温度によって寿命や出力が変化するLEDにおいては、温度をより低く安定して駆動するための冷却構造が重要な課題となっている。   On the other hand, higher output is required for the LED lighting device, and recently, an LED lighting device having an input power exceeding 200 W has been developed. Since the amount of heat generated by the LED increases as the power of the LED lighting device increases, a cooling structure for driving the temperature lower and stably is important in the LED whose life and output change depending on the temperature. It has become a challenge.

従って、本発明の第2の目的とする処は、LEDの温度上昇を抑えて高出力化を実現することができるLED照明装置を提供することにある。   Accordingly, a second object of the present invention is to provide an LED lighting device that can suppress the temperature rise of the LED and realize high output.

上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、複数のLEDを配置して成る光源部と、該光源部の各LEDに隣接して配置された複数の光学レンズを備えたLED照明装置において、前記各光学レンズに前記各LEDからの光を屈折により制御する屈折制御部と各LEDからの光を反射により制御する反射制御部を設けたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an LED illuminating device comprising a light source unit formed by arranging a plurality of LEDs and a plurality of optical lenses arranged adjacent to each LED of the light source unit. The optical lens is provided with a refraction control unit for controlling light from each LED by refraction and a reflection control unit for controlling light from each LED by reflection.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記各光学レンズに設けられた前記反射制御部を前記屈折制御部の周囲にこれを取り囲むように配置したことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the reflection control unit provided in each of the optical lenses is disposed around the refraction control unit so as to surround the refraction control unit.

請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記反射制御部は、光学レンズと空気界面での全反射を利用するものであることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the reflection control unit utilizes total reflection at an optical lens / air interface.

請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明において、前記各光学レンズの表面を凸曲面とし、同各光学レンズの裏面中央部の周囲に前記反射制御部を構成する断面鋸刃状を成す入射面と反射面を形成したことを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the invention according to claim 3, wherein the surface of each optical lens is a convex curved surface, and the cross-sectional saw blade shape that constitutes the reflection control unit around the center of the back surface of each optical lens. An incident surface and a reflecting surface are formed.

請求項5記載の発明は、請求項1〜4の何れかに記載の発明において、前記各LEDとこれに対応する前記光学レンズを組み合わせた1組の光学系の隣接するもの同士のピッチ間隔をP、各光学系のLEDと光学レンズ間の距離をF、各光学レンズの厚みをT、各光学レンズへの光入射有効角度をθとしたとき、前記ピッチ間隔Pを次式:
(F+T)×tanθ×1.0≦P<(F+T)×tanθ×1.2
を満足する値に設定したことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, a pitch interval between adjacent ones of a pair of optical systems in which the LEDs and the optical lenses corresponding thereto are combined. When P, the distance between the LED of each optical system and the optical lens is F, the thickness of each optical lens is T, and the effective light incident angle to each optical lens is θ, the pitch interval P is expressed by the following formula:
(F + T) × tan θ × 1.0 ≦ P <(F + T) × tan θ × 1.2
Is set to a value that satisfies the above.

請求項6記載の発明は、請求項1〜5の何れかに記載の発明において、水冷ジャケット、ラジエータ、循環ポンプ及びファンを備えた水冷ユニットを設けたことを特徴とする。   The invention described in claim 6 is characterized in that, in the invention described in any one of claims 1 to 5, a water cooling unit including a water cooling jacket, a radiator, a circulation pump and a fan is provided.

請求項7記載の発明は、請求項1〜6の何れかに記載の発明において、前記光学レンズをポリカーボネートで構成したことを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6, wherein the optical lens is made of polycarbonate.

請求項1記載の発明によれば、各光学レンズは屈折制御部と反射制御部を備えるため、各LEDから出射される光は各光学レンズにおいて屈折制御及び反射制御されて所望の配光パターンが得られる。このように光学レンズのみで所望の配光パターンが得られるために従来必要であったリフレクタが不要となり、この結果、LED照明装置の奥行き方向の薄肉化が実現し、該LED照明装置の建材等への取り付けにスペースメリットが得られる。   According to the first aspect of the present invention, since each optical lens includes a refraction control unit and a reflection control unit, the light emitted from each LED is subjected to refraction control and reflection control in each optical lens so that a desired light distribution pattern is obtained. can get. Thus, since a desired light distribution pattern can be obtained with only an optical lens, a reflector that has been necessary in the past is unnecessary, and as a result, the LED illumination device can be thinned in the depth direction. A space merit can be obtained for mounting.

請求項2記載の発明によれば、各LEDからの光を各光学レンズへの光入射有効角度までの中央部分に配置された屈折制御部によって配光し、屈折制御部以外の周囲に入射する光を反射制御部によって反射制御することによって殆ど全ての光を漏れなく光学レンズに取り込むことができるため、リフレクタを設けなくても高効率で高精度な配光制御が可能となる。   According to the second aspect of the present invention, the light from each LED is distributed by the refraction control unit disposed at the central portion up to the effective light incidence angle to each optical lens, and is incident on the periphery other than the refraction control unit. By controlling the reflection of light by the reflection control unit, almost all of the light can be taken into the optical lens without omission, so that highly efficient and highly accurate light distribution control can be performed without providing a reflector.

請求項3記載の発明によれば、反射制御部は、光学レンズと空気界面での全反射を利用するものであるため、反射膜を設ける方式を採用した場合の反射膜の生成工程等が不要となってコスト的に有利となる。   According to the invention described in claim 3, since the reflection control unit uses total reflection at the optical lens and the air interface, there is no need for a production process of the reflection film when the method of providing the reflection film is adopted. This is advantageous in terms of cost.

請求項4記載の発明によれば、各光学レンズの裏面の中央部を囲む反射制御部を構成する面を断面鋸刃状を成す入射面と反射面とで構成したため、各LEDからの光は光学レンズによって効率良く集光されて利用効率が高められるとともに、高精度な配光制御が可能となる。   According to the invention described in claim 4, since the surface constituting the reflection control unit surrounding the central portion of the back surface of each optical lens is configured by the incident surface and the reflection surface having a sawtooth cross section, the light from each LED is The light is efficiently collected by the optical lens to increase the use efficiency and to enable highly accurate light distribution control.

請求項5記載の発明によれば、複数組の光学系の隣接するもの同士のピッチ間隔Pの許容範囲を設定することによって、1組の光学系からの光が隣接する光学系の光学レンズに入射しない範囲でピッチ間隔Pを可能な限り詰めて光源部、延いてはLED照明装置全体の小型コンパクト化を図ることができる。   According to the fifth aspect of the present invention, by setting an allowable range of the pitch interval P between adjacent ones of a plurality of sets of optical systems, the light from one set of optical systems is applied to the optical lens of the adjacent optical system. By reducing the pitch interval P as much as possible within the range where the light does not enter, the light source unit, and thus the LED lighting device as a whole can be reduced in size and size.

請求項6記載の発明によれば、LEDにおいて発生する熱は、水冷ユニットの循環経路を流れる冷却水によって冷却され、冷却水がLEDから受け取った熱はラジエータによって外気に放出される。このため、LEDが強制冷却されて温度上昇が抑えられ、この結果、LED照明装置の高出力化が実現される。   According to the sixth aspect of the present invention, the heat generated in the LED is cooled by the cooling water flowing through the circulation path of the water cooling unit, and the heat received from the LED by the cooling water is released to the outside air by the radiator. For this reason, the LED is forcibly cooled to suppress an increase in temperature, and as a result, high output of the LED lighting device is realized.

請求項7記載の発明によれば、光学レンズをアクリル材等の他の樹脂材よりも光学屈折が高いポリカーボネートで構成したため、LED照明装置の奥行き方向の一層の薄肉化が可能となる。又、ポリカーボネートは機械的破壊強度と耐衝撃性が高いため、これによって構成される光学レンズの耐久性が高められる。   According to the seventh aspect of the present invention, since the optical lens is made of polycarbonate having higher optical refraction than other resin materials such as an acrylic material, it is possible to further reduce the thickness of the LED lighting device in the depth direction. Further, since polycarbonate has high mechanical breaking strength and impact resistance, the durability of the optical lens formed thereby is enhanced.

本発明に係るLED照明装置の斜視図である。It is a perspective view of the LED lighting apparatus which concerns on this invention. 図1の矢視A方向の図である。It is a figure of the arrow A direction of FIG. 図1の矢視B方向の図である。It is a figure of the arrow B direction of FIG. 図3のC−C線断面図である。It is CC sectional view taken on the line of FIG. 図3のD−D線断面図である。It is the DD sectional view taken on the line of FIG. 図3のE−E線断面図である。It is the EE sectional view taken on the line of FIG. 本発明に係るLED照明装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the LED lighting apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るLED照明装置の水冷ユニットの基本構成図である。It is a basic block diagram of the water cooling unit of the LED lighting apparatus which concerns on this invention. 光源部の光学レンズを裏面側から見た正面図である。It is the front view which looked at the optical lens of the light source part from the back side. 図9のF−F線断面図である。FIG. 10 is a sectional view taken along line FF in FIG. 9. 光学レンズによる配光パターンを示す図である。It is a figure which shows the light distribution pattern by an optical lens. 隣接する光学系の断面図である。It is sectional drawing of an adjacent optical system.

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

先ず、本発明に係るLED照明装置の全体構成を図1〜図8に基づいて以下に説明する。尚、図1は本発明に係るLED照明装置の斜視図、図2は図1の矢視A方向の図、図3は図1の矢視B方向の図、図4は図3のC−C線断面図、図5は図3のD−D線断面図、図6は図3のE−E線断面図、図7は本発明に係るLED照明装置の分解斜視図、図8は同LED照明装置の水冷ユニットの基本構成図である。   First, the whole structure of the LED lighting apparatus which concerns on this invention is demonstrated below based on FIGS. 1 is a perspective view of the LED lighting device according to the present invention, FIG. 2 is a view in the direction of arrow A in FIG. 1, FIG. 3 is a view in the direction of arrow B in FIG. 1, and FIG. FIG. 5 is a sectional view taken along the line DD of FIG. 3, FIG. 6 is a sectional view taken along the line EE of FIG. 3, FIG. 7 is an exploded perspective view of the LED lighting device according to the present invention, and FIG. It is a basic block diagram of the water-cooling unit of LED lighting apparatus.

本発明に係るLED照明装置1は、図4〜図7に示すように、矩形ボックス状のハウジング2の内部に光源部3と空冷ユニット4及び水冷ユニット5を組み込んで構成されている。尚、以下の説明におけるLED照明装置1の上下は図1に示す状態においてのものであって、該LED照明装置1の設置が必ずしも図1に示す状態でなされる訳ではない。   As shown in FIGS. 4 to 7, the LED lighting device 1 according to the present invention is configured by incorporating a light source unit 3, an air cooling unit 4, and a water cooling unit 5 inside a rectangular box-shaped housing 2. In addition, the upper and lower sides of the LED lighting device 1 in the following description are in the state shown in FIG. 1, and the LED lighting device 1 is not necessarily installed in the state shown in FIG.

上記ハウジング2は、PC等の樹脂或はアルミニウム等の金属で構成されており、図1に示すように、その周面には縦方向の長い複数のスリットから成る吸気口6が形成され、上面には扇形の複数のスリットから成る排気口7が形成されている。そして、このハウジング2の下面は開口しており、この開口部には前記光源部3が嵌め込まれて固定されている。   The housing 2 is made of a resin such as PC or a metal such as aluminum. As shown in FIG. 1, an air inlet 6 composed of a plurality of longitudinally long slits is formed on the peripheral surface of the housing 2. Is formed with an exhaust port 7 composed of a plurality of fan-shaped slits. And the lower surface of this housing 2 is opened, The said light source part 3 is engage | inserted and fixed to this opening part.

上記光源部3は、図4〜図7に示すように、光源であるLED8(図8参照)を実装して成る複数(図示例では9枚)のメタル基板9と、これらのメタル基板9を取り付ける矩形プレート状のベース10及びハウジング2の下面開口部に嵌め込まれる矩形プレート状の透明な樹脂製のレンズプレート11を含んで構成されている。ここで、レンズプレート11には、各LED8に対応して複数(図示例では9個)の凸レンズとしての光学レンズ11Aが形成されている。尚、図7において、12はケーブルコネクタである。   As shown in FIGS. 4 to 7, the light source unit 3 includes a plurality (9 in the illustrated example) of metal substrates 9 each including an LED 8 (see FIG. 8) that is a light source, and these metal substrates 9. A rectangular plate-like base 10 to be attached and a rectangular plate-like transparent resin lens plate 11 fitted into the lower surface opening of the housing 2 are configured. Here, a plurality (9 in the illustrated example) of optical lenses 11 </ b> A as convex lenses are formed on the lens plate 11 corresponding to the respective LEDs 8. In FIG. 7, reference numeral 12 denotes a cable connector.

本実施の形態では、LED8を実装して成る9枚のメタル基板9は縦横3列のマトリックス状に配置されており、これに対応してアルミダイキャスト製のベース10にもLED8と同数の台座10a(図4及び図6参照)が縦横3列のマトリックス状に一体に突設されている。又、レンズプレート11にも各LED8に対応する9個の光学レンズ11Aが縦横3列のマトリックス状に配置されている。そして、各メタル基板9は、矩形の熱伝導性シート13を介してベース10の各台座10aにネジ止めによって固定されている。尚、各熱伝導シート13は、絶縁性と熱伝導率の高いシリコン等によって構成されている。   In the present embodiment, the nine metal substrates 9 on which the LEDs 8 are mounted are arranged in a matrix of three rows and columns, and correspondingly, the base 10 made of aluminum die-casting also has the same number of pedestals as the LEDs 8. 10a (refer to FIG. 4 and FIG. 6) is integrally projected in a matrix form of three rows. The lens plate 11 also has nine optical lenses 11A corresponding to the respective LEDs 8 arranged in a matrix of three columns in the vertical and horizontal directions. Each metal substrate 9 is fixed to each pedestal 10a of the base 10 with screws through a rectangular heat conductive sheet 13. In addition, each heat conductive sheet 13 is comprised with the silicon | silicone etc. with insulation and high heat conductivity.

又、前記空冷ユニット4は、図7に示すように、下面が開口する矩形ボックス状の回路ケース14がヒートシンクとして機能しており、該回路ケース14の内部には不図示の各種電子部品が実装された回路基板15が組み込まれ、その下面開口部は矩形プレート状のカバー16によって覆われている。ここで、回路ケース14は熱伝導率の高いアルミダイキャスト等によって成形されており、その上面には放熱部を構成する多数の放熱ピン17が一体に突設されている。そして、この回路ケース14の内部上面には回路基板15が絶縁性と熱伝導率の高いシリコン等から成る矩形の熱伝導シート18を介して密着されている。尚、回路ケース14とカバー16との接合部にはOリング19が介装されており、このOリング19のシール作用によって回路ケース14内が密封され、外部から回路ケース14内への水等の浸入が防がれている。又、本実施の形態では、回路ケース14に放熱ピン17を突設したが、この放熱ピン17に代えて放熱フィンを回路ケース14に形成しても良い。   In the air cooling unit 4, as shown in FIG. 7, a rectangular box-shaped circuit case 14 whose bottom surface is open functions as a heat sink, and various electronic components (not shown) are mounted inside the circuit case 14. The circuit board 15 is assembled, and the lower surface opening is covered with a rectangular plate-like cover 16. Here, the circuit case 14 is formed by aluminum die casting or the like having a high thermal conductivity, and a large number of heat radiation pins 17 constituting a heat radiation portion are integrally projected on the upper surface thereof. A circuit board 15 is in close contact with the inner upper surface of the circuit case 14 via a rectangular heat conductive sheet 18 made of silicon or the like having high insulation and thermal conductivity. Note that an O-ring 19 is interposed at the joint between the circuit case 14 and the cover 16, and the inside of the circuit case 14 is sealed by the sealing action of the O-ring 19, and water or the like from the outside into the circuit case 14. Intrusion is prevented. Further, in the present embodiment, the heat dissipation pin 17 protrudes from the circuit case 14, but a heat dissipation fin may be formed in the circuit case 14 instead of the heat dissipation pin 17.

前記水冷ユニット5は、図4〜図8に示すように、熱交換器である水冷ジャケット20と、該水冷ジャケット20において受熱して温度が高くなった冷却水を外気(冷却風)との熱交換によって冷却するラジエータ21と、該ラジエータ21に冷却風を供給するファン22と、冷却水を閉ループの循環経路内で循環させる循環ポンプ23及び冷却水を貯留するリザーブタンク24を備えており、ファン22はラジエータ21と対向してこれの上方に配置されている。   As shown in FIGS. 4 to 8, the water cooling unit 5 includes a water cooling jacket 20 that is a heat exchanger, and heat of the cooling water that has received heat in the water cooling jacket 20 and is heated to the outside air (cooling air). A radiator 21 for cooling by replacement, a fan 22 for supplying cooling air to the radiator 21, a circulation pump 23 for circulating the cooling water in a closed loop circulation path, and a reserve tank 24 for storing the cooling water. 22 is disposed above the radiator 21 so as to face it.

ところで、上記水冷ジャケット20は、中空の矩形板状に成形されており、図4〜図6に示すように、その内部には冷却水通路が形成されている。そして、この冷却ジャケット10の一端上には、図5及び図7に示すように、ラジエータ21において外気(冷却風)との熱交換によって冷却された冷却水が流入する入口パイプ25と、当該水冷ジャケット20において受熱して温度が高くなった冷却水を排出する出口パイプ26が立設されている。   By the way, the water cooling jacket 20 is formed in a hollow rectangular plate shape, and a cooling water passage is formed therein as shown in FIGS. As shown in FIGS. 5 and 7, an inlet pipe 25 into which cooling water cooled by heat exchange with the outside air (cooling air) in the radiator 21 flows on one end of the cooling jacket 10, and the water cooling An outlet pipe 26 is provided to discharge the cooling water whose temperature has been increased by receiving heat in the jacket 20.

而して、本実施の形態では、図4及び図6に示すように、ハウジング2内下部の底部に水冷ジャケット20が水平に配置されており、この水冷ジャケット20を挟んでこれの上下に空冷ユニット4と光源部3が配置されている。ここで、水冷ジャケット20の下面側に配された光源部3は、そのベース10が矩形の熱伝導シート27を介して水冷ジャケット20の下面に密着している。尚、本実施の形態では、熱伝導シート27は、絶縁性と熱伝導率の高いシリコン等によって構成されている。   Thus, in the present embodiment, as shown in FIGS. 4 and 6, the water cooling jacket 20 is horizontally disposed at the bottom of the lower portion in the housing 2, and air cooling is performed above and below the water cooling jacket 20. A unit 4 and a light source unit 3 are arranged. Here, in the light source unit 3 disposed on the lower surface side of the water cooling jacket 20, the base 10 is in close contact with the lower surface of the water cooling jacket 20 via a rectangular heat conduction sheet 27. In the present embodiment, the heat conductive sheet 27 is made of silicon or the like having high insulation and thermal conductivity.

又、空冷ユニット4は、そのカバー16が水冷ジャケット20の上面に密着する状態で該水冷ジャケット20の上面側に配置されている。尚、本実施の形態では、冷却水として水にプロピレングリコールを混合して成る不凍液が使用されている。   The air cooling unit 4 is disposed on the upper surface side of the water cooling jacket 20 with the cover 16 in close contact with the upper surface of the water cooling jacket 20. In this embodiment, an antifreeze liquid obtained by mixing water with propylene glycol is used as the cooling water.

他方、図4及び図6に示すように、ハウジング2内の水冷ジャケット20から離間した上部には前記ラジエータ21とファン22が配置されており、水冷ジャケット20とラジエータ21との間には空間部Sが形成され、この空間部Sに空冷ユニット4と前記循環ポンプ23及び前記リザーブタンク24が配置されている。具体的には、水冷ジャケット20上には門型のシャーシ28が立設されており、このシャーシ28によって囲まれる空間に空冷ユニット4が配され、シャーシ28上に循環ポンプ23とリザーブタンク24が設置されている。   On the other hand, as shown in FIGS. 4 and 6, the radiator 21 and the fan 22 are disposed in the upper part of the housing 2 apart from the water cooling jacket 20, and a space portion is provided between the water cooling jacket 20 and the radiator 21. S is formed, and the air cooling unit 4, the circulation pump 23, and the reserve tank 24 are disposed in the space S. Specifically, a gate-shaped chassis 28 is erected on the water cooling jacket 20, the air cooling unit 4 is arranged in a space surrounded by the chassis 28, and the circulation pump 23 and the reserve tank 24 are provided on the chassis 28. is set up.

ここで、図5及び図8に示すように、水冷ジャケット20の出口パイプ26から上方へ立ち上がる配管(ゴムホース)29は、ラジエータ21の入口パイプ30に連結されており、ラジエータ21の出口パイプ31から延びる配管(ゴムホース)32は、下方に延びた後に略直角に曲げられて循環ポンプ23の吸入側に接続されている。そして、循環ポンプ23の吐出側から延びる配管(ゴムホース)33は、図8に示すようにリザーブタンク24の入口側に接続されており、リザーブタンク24の出口側から下方に延びる配管(ゴムホース)34は水冷ジャケット20の入口パイプ25に接続されている。このように水冷ジャケット20、ラジエータ21、循環ポンプ23及びリザーブタンク24は配管(ゴムホース)29,32〜34によって連結されて開ループを成す循環経路が形成されており、この循環経路を冷却水が循環することによって所要の冷却作用がなされる。   Here, as shown in FIGS. 5 and 8, a pipe (rubber hose) 29 rising upward from the outlet pipe 26 of the water cooling jacket 20 is connected to the inlet pipe 30 of the radiator 21, and from the outlet pipe 31 of the radiator 21. The extending pipe (rubber hose) 32 extends downward and is bent at a substantially right angle and connected to the suction side of the circulation pump 23. A pipe (rubber hose) 33 extending from the discharge side of the circulation pump 23 is connected to the inlet side of the reserve tank 24 as shown in FIG. 8, and a pipe (rubber hose) 34 extending downward from the outlet side of the reserve tank 24. Is connected to the inlet pipe 25 of the water cooling jacket 20. Thus, the water cooling jacket 20, the radiator 21, the circulation pump 23, and the reserve tank 24 are connected by the pipes (rubber hoses) 29, 32 to 34 to form a circulation path that forms an open loop. Circulation provides the required cooling action.

次に、本発明の要旨を構成する光源部3の構成の詳細と作用を図9〜図12に基づいて説明する。   Next, details and operations of the configuration of the light source unit 3 constituting the gist of the present invention will be described with reference to FIGS.

図9は光源部の光学レンズを裏面側から見た正面図、図10は図9のF−F線断面図、図11は光学レンズによる配光パターンを示す図、図12は隣接する光学系の断面図である。   9 is a front view of the optical lens of the light source section viewed from the back side, FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line FF of FIG. 9, FIG. 11 is a diagram showing a light distribution pattern by the optical lens, and FIG. FIG.

図9及び図10には1つのLED8とこれに対応する1つの光学レンズ11Aを示すが、各光学レンズ11AにはLED8からの光を屈折により制御する円形の屈折制御部11aがLED8に対向する中心部に設けられ、LED8からの光を反射により制御するリング状の反射制御部11bが前記屈折制御部11aの周囲にこれを囲むように設けられている。   9 and 10 show one LED 8 and one optical lens 11A corresponding to the LED 8, and each optical lens 11A has a circular refraction control unit 11a for controlling light from the LED 8 by refraction facing the LED 8. A ring-shaped reflection control unit 11b that is provided at the center and controls light from the LED 8 by reflection is provided around the refraction control unit 11a.

ところで、LED8から発光する指向角度特性は、一般的にランバシアン発光を有しているため、各光学レンズ11Aは、ランバシアン発光を漏れなく取り込み、取り込まれた光が光学レンズ11Aを透過した後に所望の配光角度特性を有するよう構成されている。具体的には、光学レンズ11Aの光軸X上は特にスポット的な配光を得るのに適しているため、図10に示す出射発光角度αの範囲に屈折制御部11aを配置し、その周囲の発光出射角度βまでのランバシアン発光部の領域に反射制御部11bを配置している。   By the way, since the directivity angle characteristic emitted from the LED 8 generally has a Lambertian light emission, each optical lens 11A captures the Lambertian light emission without omission, and the desired light is transmitted after passing through the optical lens 11A. It is configured to have a light distribution angle characteristic. Specifically, since it is particularly suitable for obtaining spot-like light distribution on the optical axis X of the optical lens 11A, the refraction control unit 11a is arranged in the range of the emission light emission angle α shown in FIG. The reflection control unit 11b is arranged in the region of the Lambashian light emitting unit up to the emission emission angle β.

各光学レンズ11Aは、光学屈折率が1.58のポリカーボネートで構成されており、その表面aは円形の凸曲面で構成され、裏面中央部には前記屈折制御部11aを構成する円形の凸曲面bが形成され、その周囲には前記反射制御部11bを構成する断面鋸刃状を成す2つの凸部11c,11dが内外に同心状に形成されている。ここで、各凸部11c,11dには、LED8の光軸X方向と略平行な入射面c,eと、円弧状の凸曲面を成す反射面d,fをそれぞれ備えており、各反射面d,fは当該光学レンズ11Aと空気界面での全反射を利用するものである。尚、以上は1つのLED8とこれに対応する1つの光学レンズ11Aの構成を示したが、他のLED8と光学レンズ11Aも同様に構成されている。   Each optical lens 11A is made of polycarbonate having an optical refractive index of 1.58, the front surface a is made of a circular convex curved surface, and the circular convex curved surface constituting the refractive control unit 11a is formed at the center of the back surface. b is formed, and two convex portions 11c and 11d having a saw-tooth cross-sectional shape constituting the reflection control portion 11b are formed concentrically on the inside and outside. Here, the convex portions 11c and 11d are respectively provided with incident surfaces c and e substantially parallel to the optical axis X direction of the LED 8, and reflecting surfaces d and f forming arcuate convex curved surfaces, respectively. d and f use total reflection at the optical lens 11A and the air interface. Although the configuration of one LED 8 and one optical lens 11A corresponding to the LED 8 has been described above, the other LEDs 8 and the optical lens 11A are configured in the same manner.

而して、以上のように構成された光源部3を備えたLED照明装置1が起動されて光源部3と回路ケース14内の回路基板15及び水冷ユニット5に電源が供給されると、光源部3の複数(本実施の形態では9個)のLED8が発光し、その光はレンズプレート11に設けられた各光学レンズ11Aを透過して図1の下方に向かって照射されることによって前方を照明する。ここで、各LED8から出射される光の経路を図10に矢印にて示すが、LED8から出射して光学レンズ11Aの中央部の屈折制御部11aへと入射する光L0は、屈折制御部11aによって屈折して光学レンズ11Aの表面aから矢印方向(図10の上方)に出射して照明に供される。   Thus, when the LED lighting device 1 including the light source unit 3 configured as described above is activated and power is supplied to the light source unit 3, the circuit board 15 in the circuit case 14, and the water cooling unit 5, the light source A plurality of (9 in this embodiment) LEDs 8 of the section 3 emit light, and the light passes through each optical lens 11A provided on the lens plate 11 and is irradiated downward in FIG. Illuminate. Here, the path of light emitted from each LED 8 is indicated by an arrow in FIG. 10, but the light L0 emitted from the LED 8 and incident on the refraction control unit 11a at the center of the optical lens 11A is refraction control unit 11a. And is emitted from the surface a of the optical lens 11A in the direction of the arrow (upward in FIG. 10) for illumination.

又、LED8から出射して光学レンズ11Aの周囲の反射制御部11bの各凸部11c,11dの入射面c,eから光学レンズ11A内にそれぞれ入射した光L1,L2は各凸部11c,11d内で屈折した後に各反射面d,fに達し、各反射面d,fでそれぞれ全反射して光学レンズ11Aの表面aから図10に示すそれぞれの方向に出射して照明に供される。ここで、各LED8からの光が光学レンズ11Aを透過することによって屈折制御及び反射制御されることによって得られる配光パターンを図11に示すが、同図に示すように、光学レンズ11Aの屈折制御部11aによって屈折制御された光L0が中央部に分布し、その周囲に、反射制御部11bの断面鋸刃状の凸部11d,11cを透過して反射制御された光L2,L1が分布する。   Lights L1 and L2, which are emitted from the LED 8 and are incident on the optical lens 11A from the incident surfaces c and e of the convex portions 11c and 11d of the reflection control unit 11b around the optical lens 11A, are respectively projected into the convex portions 11c and 11d. After being refracted inside, the light reaches each of the reflection surfaces d and f, and is totally reflected by each of the reflection surfaces d and f, and is emitted from the surface a of the optical lens 11A in each direction shown in FIG. Here, FIG. 11 shows a light distribution pattern obtained by controlling the refraction and reflection of the light from each LED 8 through the optical lens 11A. As shown in FIG. 11, the refraction of the optical lens 11A is shown. The light L0 whose refraction is controlled by the control unit 11a is distributed in the central portion, and the light L2 and L1 whose reflection is controlled by passing through the convex portions 11d and 11c having a sawtooth cross section of the reflection control unit 11b are distributed around the light L0. To do.

以上のように、本発明に係るLED照明装置1においては、各光学レンズ11Aは屈折制御部11aと反射制御部11bを備えているため、各LED8から出射される光L0〜L2は各光学レンズ11Aにおいて屈折制御及び反射制御されて図11に示すような所望の配光パターンが得られる。このように光学レンズ11Aのみで所望の配光パターンが得られるために従来必要であったリフレクタが不要となり、この結果、LED照明装置1の奥行き方向の薄肉化が実現し、該LED照明装置1の建材等への取り付けにスペースメリットが得られる。尚、従来はLEDの出射面と光学レンズ面との間に20mm以上の距離が必要であったが、本実施の形態ではその距離を10mmまで短縮することができた。   As described above, in the LED lighting device 1 according to the present invention, each optical lens 11A includes the refraction control unit 11a and the reflection control unit 11b, and thus the lights L0 to L2 emitted from the LEDs 8 are the optical lenses. A desired light distribution pattern as shown in FIG. 11 is obtained by performing refraction control and reflection control in 11A. Thus, since a desired light distribution pattern can be obtained with only the optical lens 11A, a reflector that has been necessary in the past is not necessary, and as a result, the LED illumination device 1 can be thinned in the depth direction. Space merit can be obtained for mounting to building materials. Conventionally, a distance of 20 mm or more is required between the emitting surface of the LED and the optical lens surface, but in this embodiment, the distance can be reduced to 10 mm.

そして、本実施の形態では、各LED8からの光を各光学レンズ11Aへの光入射有効角度αまでの中央部分に配置された屈折制御部11aによって配光し、屈折制御部11a以外の発光出射角度βまでのランバシアン発光部の領域に配置された反射制御部11bに入射する光を反射制御することによって殆ど全ての光を漏れなく光学レンズ11Aに取り込むことができるため、リフレクタを設けなくても高効率で高精度な配光制御が可能となる。   In the present embodiment, the light from each LED 8 is distributed by the refraction control unit 11a disposed at the central portion up to the effective light incident angle α to each optical lens 11A, and the light emission emission other than the refraction control unit 11a. Almost all the light can be taken into the optical lens 11A without leakage by controlling the light incident on the reflection control unit 11b arranged in the region of the Lambtian light emitting unit up to the angle β, so that no reflector is provided. Highly efficient and highly accurate light distribution control is possible.

又、本実施の形態では、光学レンズ11Aの反射制御部11aは、該光学レンズ11Aと空気界面での全反射を利用するものであるため、反射膜を設ける方式を採用した場合の反射膜の生成工程等が不要となってコスト的に有利となる。   In the present embodiment, the reflection control unit 11a of the optical lens 11A uses total reflection at the air interface with the optical lens 11A. This eliminates the need for a production process and is advantageous in terms of cost.

更に、本実施の形態では、光学レンズ11Aをアクリル材等の他の樹脂材よりも光学屈折が高いポリカーボネートで構成したため、LED照明装置1の奥行き方向の一層の薄肉化が可能となる。又、ポリカーボネートは機械的破壊強度と耐衝撃性が高いため、これによって構成される光学レンズ11Aの耐久性が高められる。   Furthermore, in the present embodiment, the optical lens 11A is made of polycarbonate having higher optical refraction than other resin materials such as an acrylic material, so that the LED lighting device 1 can be further thinned in the depth direction. In addition, since polycarbonate has high mechanical breaking strength and impact resistance, the durability of the optical lens 11A constituted thereby is enhanced.

ここで、1つのLED8とこれに対応する1つの光学レンズ11Aを組み合わせて1組の光学系とした場合、図12に示すように、隣接する光学系同士のピッチ間隔をP、各光学系のLED8と光学レンズ11A間の距離をF、各光学レンズ11Aの厚みをT、各光学レンズ11Aへの光入射有効角度をθとしたとき、ピッチ間隔Pは次式:
(F+T)×tanθ×1.0≦P<(F+T)×tanθ×1.2
を満足する値に設定されている。
Here, when one LED 8 and one optical lens 11A corresponding thereto are combined to form a set of optical systems, as shown in FIG. 12, the pitch interval between adjacent optical systems is P, When the distance between the LED 8 and the optical lens 11A is F, the thickness of each optical lens 11A is T, and the effective light incident angle to each optical lens 11A is θ, the pitch interval P is expressed by the following formula:
(F + T) × tan θ × 1.0 ≦ P <(F + T) × tan θ × 1.2
Is set to a value that satisfies.

而して、複数組の光学系の隣接するもの同士のピッチ間隔Pの許容範囲を上式のように設定することによって、1組の光学系からの光が隣接する他の光学系の光学レンズ11Aに入射しない範囲でピッチ間隔Pを可能な限り詰めて光源部3、延いてはLED照明装置1全体の小型コンパクト化を図ることができる。   Thus, by setting the allowable range of the pitch interval P between adjacent ones of a plurality of sets of optical systems as in the above formula, the optical lens of another optical system in which the light from one set of optical systems is adjacent It is possible to reduce the size and size of the light source unit 3 and the LED lighting device 1 as a whole by reducing the pitch interval P as much as possible within a range not incident on 11A.

ところで、LED照明装置1が起動されて光源部3のLED8が発光すると、該LED8とこれの点灯制御する回路基板15の各種電子部品(不図示)が発熱し、そのままでは光源部3と回路基板15が過熱されて温度が上昇する。   By the way, when the LED lighting device 1 is activated and the LED 8 of the light source unit 3 emits light, the LED 8 and various electronic components (not shown) of the circuit board 15 that controls the lighting of the LED 8 generate heat. 15 is overheated and the temperature rises.

然るに、本実施の形態では、水冷ユニット5が同時に駆動され、光源部3と空冷ユニット4のヒートシンクとしての回路ケース14は、図8に示す循環経路を循環する冷却水によって強制冷却されてその温度上昇が抑えられる。又、光源部3と回路基板15において発生した熱は回路ケース14へと伝導し、回路ケース14の表面及び多数の放熱ピン17から放熱し、この放熱はファン22によって吸気口6からハウジング2内に導入されて排気口7へと向かって流れる冷却風によって促進される。   However, in this embodiment, the water cooling unit 5 is driven simultaneously, and the circuit case 14 as the heat sink of the light source unit 3 and the air cooling unit 4 is forcibly cooled by the cooling water circulating in the circulation path shown in FIG. The rise is suppressed. Further, heat generated in the light source unit 3 and the circuit board 15 is conducted to the circuit case 14, and is radiated from the surface of the circuit case 14 and a large number of heat radiation pins 17. The cooling air is introduced into the exhaust port 7 and flows toward the exhaust port 7.

水冷ユニット5において、循環ポンプ23によって循環経路を循環する冷却水は、水冷ジャケット20において光源ユニット3及び回路基板15において発生する熱を受熱して光源部3及び回路ケース14とその内部の回路基板15を冷却し、受熱して温度の高くなった冷却水は、配管29を通ってラジエータ21へと導入される。   In the water cooling unit 5, the cooling water circulated through the circulation path by the circulation pump 23 receives heat generated in the light source unit 3 and the circuit board 15 in the water cooling jacket 20, and receives the light source unit 3, the circuit case 14, and the circuit board therein. The cooling water that has cooled 15 and received heat and having a high temperature is introduced into the radiator 21 through the pipe 29.

他方、ファン22が不図示のモータによって回転駆動されると、外気がハウジング2の周面に形成された吸気口6から冷却風としてハウジング2内に側方から吸引され、この冷却風は水冷ジャケット20とラジエータ21との間に形成された空間部Sを上方に向かって流れ、その過程でラジエータ21を通過し、ハウジング2の上面に開口する排気口7から外部に排出される。そして、ラジエータ21においては、ここを通過する冷却風によって冷却水の熱が外部に放熱されて該冷却水が冷却され、温度の下がった冷却液水は、配管32を通って循環ポンプ23に吸引される。   On the other hand, when the fan 22 is rotationally driven by a motor (not shown), the outside air is sucked from the side as the cooling air from the air inlet 6 formed in the peripheral surface of the housing 2, and this cooling air is supplied to the water cooling jacket. 20 flows upward through a space S formed between 20 and the radiator 21, passes through the radiator 21 in the process, and is discharged to the outside through the exhaust port 7 opened on the upper surface of the housing 2. In the radiator 21, the heat of the cooling water is radiated to the outside by the cooling air passing through the radiator 21 to cool the cooling water, and the cooling liquid water whose temperature has decreased is sucked into the circulation pump 23 through the pipe 32. Is done.

循環ポンプ23に吸引された冷却水は昇圧された後に循環ポンプ23から配管33を通ってリザーブタンク24へと送り出され、その一部はリザーブタンク24に貯留され、残りの冷却水はリザーブタンク24から配管34を通って水冷ジャケット20へと導入されて光源部3と回路ケース14とその内部の回路基板15の冷却に供される。そして、以上の作用(冷却サイクル)が連続的に繰り返されて光源部3と回路ケース14及び回路基板15が水冷ジャケット20を流れる冷却水によって強制冷却され、それらの温度上昇が一定値以下に抑えられる。   The cooling water sucked into the circulation pump 23 is boosted and then sent out from the circulation pump 23 through the pipe 33 to the reserve tank 24, a part of which is stored in the reserve tank 24, and the remaining cooling water is stored in the reserve tank 24. Is introduced into the water-cooling jacket 20 through the pipe 34 to be used for cooling the light source unit 3, the circuit case 14, and the circuit board 15 inside thereof. The above action (cooling cycle) is continuously repeated, and the light source unit 3, the circuit case 14, and the circuit board 15 are forcibly cooled by the cooling water flowing through the water cooling jacket 20, and their temperature rise is suppressed to a certain value or less. It is done.

而して、本実施の形態では、水冷ジャケット20を挟んでこれの上下に空冷ユニット4と光源部3を配置したため、循環ポンプ23によって冷却水が閉ループの循環経路を循環することによって、水冷ジャケット20の両側に配された光源部3と回路ケース14及び回路基板15が冷却水によって同時に強制冷却される。又、空冷ユニット4での放熱によって回路ケース14と回路基板15が空冷される。この結果、これらの光源部3と回路基板15の温度上昇が抑えられて当該LED照明装置1の高出力化が実現される。   Thus, in the present embodiment, the air cooling unit 4 and the light source unit 3 are disposed above and below the water cooling jacket 20, so that the cooling water circulates in the closed loop circulation path by the circulation pump 23. The light source unit 3, the circuit case 14, and the circuit board 15 disposed on both sides of the 20 are simultaneously forcibly cooled by the cooling water. Further, the circuit case 14 and the circuit board 15 are air-cooled by heat radiation from the air-cooling unit 4. As a result, the temperature rise of these light source parts 3 and the circuit board 15 is suppressed, and high output of the LED lighting device 1 is realized.

1 LED照明装置
2 ハウジング
3 光源部
4 空冷ユニット
5 水冷ユニット
6 吸気口
7 排気口
8 LED
9 メタル基板
10 ベース
10a ベースの台座
11 レンズプレート
11A 光学レンズ
11a 光学レンズの屈折制御部
11b 光学レンズの反射制御部
11c,11d 光学レンズの凸部
12 ケーブルコネクタ
13 熱伝導シート
14 回路ケース
15 回路基板
16 カバー
17 放熱ピン
18 熱伝導シート
19 Oリング
20 水冷ジャケット
21 ラジエータ
22 ファン
23 循環ポンプ
24 リザーブタンク
25 水冷ジャケットの入口パイプ
26 水冷ジャケットの出口パイプ
27 熱伝導シート
28 シャーシ
29 配管(ゴムホース)
30 ラジエータの入口パイプ
31 ラジエータの出口パイプ
32〜34 配管(ゴムホース)
a 光学レンズの表面
b 光学レンズ裏面の凸曲面
c,e 光学レンズの入射面
d,f 光学レンズの出射面
F LEDと光学レンズ間の距離
P 隣接する光学系同士のピッチ間隔
T 光学レンズの厚み
X 光軸
α,β 発光出射角度
θ 光学レンズへの光入射有効角度
S 空間部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 LED lighting apparatus 2 Housing 3 Light source part 4 Air cooling unit 5 Water cooling unit 6 Intake port 7 Exhaust port 8 LED
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Metal board 10 Base 10a Base of base 11 Lens plate 11A Optical lens 11a Refraction control part of optical lens 11b Reflection control part of optical lens 11c, 11d Convex part of optical lens 12 Cable connector 13 Thermal conduction sheet 14 Circuit case 15 Circuit board 16 Cover 17 Radiation Pin 18 Thermal Conductive Sheet 19 O-ring 20 Water Cooling Jacket 21 Radiator 22 Fan 23 Circulation Pump 24 Reserve Tank 25 Water Cooling Jacket Inlet Pipe 26 Water Cooling Jacket Outlet Pipe 27 Heat Conducting Sheet 28 Chassis 29 Piping (Rubber Hose)
30 Radiator inlet pipe 31 Radiator outlet pipe 32-34 Piping (rubber hose)
a surface of optical lens b convex surface of optical lens back surface c, e incident surface of optical lens d, f exit surface of optical lens F distance between LED and optical lens P pitch interval between adjacent optical systems T thickness of optical lens X Optical axis α, β Light emission angle θ Effective light incident angle on optical lens S Space

Claims (7)

複数のLEDを配置して成る光源部と、該光源部の各LEDに隣接して配置された複数の光学レンズを備えたLED照明装置において、
前記各光学レンズに前記各LEDからの光を屈折により制御する屈折制御部と各LEDからの光を反射により制御する反射制御部を設けたことを特徴とするLED照明装置。
In an LED lighting device including a light source unit formed by arranging a plurality of LEDs and a plurality of optical lenses arranged adjacent to each LED of the light source unit,
An LED illumination device, wherein a refraction control unit that controls light from each LED by refraction and a reflection control unit that controls light from each LED by reflection are provided in each optical lens.
前記各光学レンズに設けられた前記反射制御部を前記屈折制御部の周囲にこれを取り囲むように配置したことを特徴とする請求項1記載のLED照明装置。   The LED illumination device according to claim 1, wherein the reflection control unit provided in each of the optical lenses is arranged around the refraction control unit so as to surround it. 前記反射制御部は、光学レンズと空気界面での全反射を利用するものであることを特徴とする請求項1又は2記載のLED照明装置。   The LED illumination device according to claim 1, wherein the reflection control unit uses total reflection at an optical lens and an air interface. 前記各光学レンズの表面を凸曲面とし、同各光学レンズの裏面中央部の周囲に前記反射制御部を構成する断面鋸刃状を成す入射面と反射面を形成したことを特徴とする請求項3記載のLED照明装置。   The surface of each of the optical lenses is a convex curved surface, and an incident surface and a reflecting surface that form a sawtooth cross section forming the reflection control unit are formed around the center of the back surface of each optical lens. 3. The LED lighting device according to 3. 前記各LEDとこれに対応する前記光学レンズを組み合わせた1組の光学系の隣接するもの同士のピッチ間隔をP、各光学系のLEDと光学レンズ間の距離をF、各光学レンズの厚みをT、各光学レンズへの光入射有効角度をθとしたとき、前記ピッチ間隔Pを次式:
(F+T)×tanθ×1.0≦P<(F+T)×tanθ×1.2
を満足する値に設定することを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のLED照明装置。
P is the pitch interval between adjacent ones of a pair of optical systems in which each LED and the corresponding optical lens are combined, F is the distance between the LED and the optical lens in each optical system, and the thickness of each optical lens is T, where the effective angle of light incident on each optical lens is θ, the pitch interval P is expressed by the following formula:
(F + T) × tan θ × 1.0 ≦ P <(F + T) × tan θ × 1.2
The LED illumination device according to claim 1, wherein the LED illumination device is set to a value satisfying the above.
水冷ジャケット、ラジエータ、循環ポンプ及びファンを備えた水冷ユニットを設けたことを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載のLED照明装置。   The LED lighting device according to claim 1, further comprising a water cooling unit including a water cooling jacket, a radiator, a circulation pump, and a fan. 前記光学レンズをポリカーボネートで構成したことを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載のLED照明装置。   The LED illumination device according to claim 1, wherein the optical lens is made of polycarbonate.
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