JP5304420B2

JP5304420B2 - Ｌｅｄ照明器具

Info

Publication number: JP5304420B2
Application number: JP2009111742A
Authority: JP
Inventors: 和男原田
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 2009-05-01
Filing date: 2009-05-01
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2029-05-01
Also published as: JP2010262796A

Description

本発明は、複数のＬＥＤを内蔵するＬＥＤ照明器具に関し、特に、器具本体に組み込んだＬＥＤの放熱技術に関する。

ＬＥＤの高出力化に伴い、高出力が要求される照明器具においても、ランプ光源の代替光源としてＬＥＤが使用され始めている。特に近年では、道路灯や街路灯として用いる照明器具でも、その光源にＬＥＤを採用したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ところで、ＬＥＤは温度が高くなるほど寿命が短くなるため、ＬＥＤを光源として採用する場合には、該ＬＥＤの放熱対策が重要となる。

特開２００７−２４２２５８号公報

しかしながら、従来の照明器具においては、ＬＥＤを光源に採用する場合、十分な放熱性が得られるように器具本体を新たに設計するため、開発に時間や労力、コストが掛かる、という問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、放熱設計が十分でない既存の器具本体を用いる場合でも、ＬＥＤの熱を十分に放熱することができるＬＥＤ照明器具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、照射開口が設けられた器具本体に、複数のＬＥＤを前記照射開口に臨む位置に配置する光源ユニットを備えたＬＥＤ照明器具であって、前記光源ユニットが一部のＬＥＤを前記器具本体の内側面の側に配置し、前記内側面の側に配置されたＬＥＤには前記内側面に接続される熱伝導板を接続して放熱し、他のＬＥＤには放熱フィンを接続して放熱したことを特徴とする。

また本発明は、上記発明において、前記光源ユニットを、前記器具本体に固定されるフレーム体に、１又は複数の前記ＬＥＤを担持した複数の板状の担持板を固定して構成したことを特徴とする。

また本発明は、上記発明において、前記光源ユニットは、前記熱伝導板と前記器具本体の間に設けられる可撓性を有した可撓性熱伝導部材と、前記内側面の形状に沿った形状の押当部位を有し、該押当部位で前記可撓性熱伝導部材を前記内側面に押し当てる押当部材とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、光源ユニットが一部のＬＥＤを器具本体の内側面の側に配置し、内側面の側に配置されたＬＥＤには内側面に接続される熱伝導板を接続して放熱し、他のＬＥＤには放熱フィンを接続して放熱する構成とした。これにより、内側面の側に配置されたＬＥＤについては熱伝導板を介して器具本体に放熱されため、全部のＬＥＤを放熱フィンで放熱する場合、或いは、全部のＬＥＤを熱伝導板で器具本体に放熱する場合に比べて高い放熱性が得られる。特に、器具本体へ熱伝導板を介して放熱するＬＥＤを、内側面の側に配置したため、熱伝導距離を短くし、該熱伝導経路中での器具本体内部への放熱を抑制して効率良く器具本体に放熱することができる。このように、ＬＥＤの放熱性を高めた光源ユニットが得られるため、ランプを光源として設計された既存の器具本体を流用することができ、開発等にかかるコストを大きく抑えることができる。

本発明の実施形態に係るＬＥＤ道路灯の底面及び側面を示す図である。器具本体の内部構造を示す図であり、（Ａ）は蓋体を取り外した器具本体の平面図、（Ｂ）はその斜視図である。光源ユニットの組み込み状態を示す図である。ＬＥＤから器具本体の内側面までの熱伝導経路を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、道路灯に本発明を適用した場合を例示する。
図１は、本実施形態に係る道路灯としてのＬＥＤ照明器具１の底面及び側面を示す図である。
ＬＥＤ照明器具１は、道路脇に立設された支柱３の上端に固定される器具本体５を備え、この器具本体５の基端部５Ａが支柱３に固定されることで、この器具本体５の先端部５Ｂが道路の路面に張り出すように設置される。器具本体５の底面９には照射開口１１が開口し、路面を照射する光源ユニット１３が臨んでいる。また、この照射開口１１には例えば強化ガラス等で形成された透光板１５が嵌め込まれ、器具本体５が密閉されている。係る器具本体５は、基端部５Ａを中心に回動自在に設けられた蓋体７を有し、光源ユニット１３の組み込み時には、この蓋体７を開いて器具本体５に配置する。

図２は器具本体５の内部構造を示す図であり、図２（Ａ）は蓋体７を取り外した器具本体５の平面図、図２（Ｂ）はその斜視図である。図３は、光源ユニット１３の組み込み状態を示す図である。
器具本体５は、図２に示すように、その内部が仕切板１９により、基端部５Ａ側の部品収納部２１と、先端部５Ｂ側の光源収納部２３とに仕切られている。部品収納部２１には、支柱３を固定する支柱固定部２５や蓋体７を回動自在に支持するヒンジ２７等が配置されている。光源収納部２３には光源ユニット１３が配置され、光源収納部２３の縁に沿ってパッキン２８を設けることで密閉性及び水密性が高められている。また光源収納部２３には、光源ユニット１３と上記部品収納部２１との間に、光源ユニット１３に電力を供給する電源ユニットを配置するための電源スペース２９が確保されている。この器具本体５は、光源収納部２３に水銀ランプや高圧ナトリウムランプ等の棒状のランプを納めて使用することを前提に設計されたものであり、通常、上記電源スペース２９には、ランプのソケットが取り付けられるソケット取付台が配置される。

光源ユニット１３は、図１に示すように、複数のＬＥＤ３０を備え、これらのＬＥＤ３０を、道路灯として要求される照度及び配光が得られるように配置する。すなわち、光源ユニット１３は、図３に示すように、器具本体５の照射開口１１の縁部としてのフランジ１１Ａに載置固定される枠状フレーム板４０を備え、路面の同一方向を照射する１又は複数（図示例では複数）のＬＥＤ３０ごとに平板状の熱伝導性の高い例えばアルミニウムから成るＬＥＤ担持板４１に担持させ、これらＬＥＤ担持板４１が上記配光に合わせて枠状フレーム板４０に組み付けられている。
このように、１又は複数のＬＥＤ３０を担持した複数のＬＥＤ担持板４１を枠状フレーム板４０に組み付けて光源ユニット１３を構成したため、専用の金型を使用せずに、所望の配光を実現する光源ユニット１３を容易に構成できる。

さて、光源ユニット１３にＬＥＤ担持板４１を組み付ける際には、少なくとも幾つかが器具本体５の内側面６の側に組み付けられている。そして、光源ユニット１３が備える各ＬＥＤ３０のうち、内側面６の側に該内側面６に沿って配置されたＬＥＤ３０（符号３０Ａを付して区別する）に対しては、図２に示すように、該ＬＥＤ３０Ａを担持したＬＥＤ担持板４１の裏面に、高熱伝導性を有する例えば銅板から成り比較的厚みのある（例えば１ｍｍ）熱伝導板４５が接続され、この熱伝導板４５を介して器具本体５の内側面６へＬＥＤ３０Ａの熱が伝導されて放熱される。また、これらＬＥＤ３０Ａよりも内側に配置された残りのＬＥＤ３０（符号３０Ｂを付して区別する）については、該ＬＥＤ３０Ｂを担持したＬＥＤ担持板４１の裏面に放熱フィン４３が接続され、この放熱フィン４３により器具本体５の内部に放熱することとしている。

このように、光源ユニット１３が放熱フィン４３の他に、ＬＥＤ３０Ａの熱を器具本体５の内側面６に伝導する熱伝導板４５を備え、これら両方によって、各ＬＥＤ３０Ａ、３０Ｂの放熱が行われるため、放熱フィン４３だけの放熱では放熱能力が不足する既存の器具本体５を流用した場合でも、光源ユニット１３が備えるＬＥＤ３０のうち、一部のＬＥＤ３０Ａの発熱を器具本体５の内側面６に逃がすことができ、各ＬＥＤ３０を良好に放熱させることができる。これにより、既存の器具本体５では熱的問題により内蔵できなかった個数或いは出力のＬＥＤ３０を内蔵させることができる。

特に、屋外で使用される道路灯などの灯具においては、器具本体５が密閉構造とされるため、熱が籠もり易く、放熱フィン４３だけでは十分な放熱性が得られないものの、本実施形態によれば、器具本体５からも放熱されるため、十分な放熱性を実現することができる。
また、全部のＬＥＤ３０を器具本体５に熱伝導板４５を介して接続して熱伝導により放熱する構成も考え得るものの、このような構成においては、器具本体５が熱的に飽和し易くなり、ＬＥＤ３０の放熱効果が得られ難くなるものの、本実施形態では、器具本体５に熱伝導により放熱するＬＥＤ３０Ａを一部に制限しているため、そのような問題が生じることがない。

また、光源ユニット１３が備えるＬＥＤ３０のうち、少なくとも幾つかのＬＥＤ３０Ａが内側面６側に該内側面６に沿って配置し、これらのＬＥＤ３０Ａが熱伝導板４５を介した熱伝導により器具本体５の内側面６に放熱するため、内側面６までの熱伝導距離を短くし、内側面６に至る間の器具本体５内部への放熱が抑制され、内側面６に効率良くＬＥＤ３０Ａの熱を伝導して放熱させることができる。

また、光源ユニット１３を、複数のＬＥＤ担持板４１を枠状フレーム板４０に組み付けて構成したため、各ＬＥＤ担持板４１の間に隙間が多く設けられることとなり、器具本体５内での風通しが良くなり放熱性が高められる。さらに、ＬＥＤ３０Ａと、該ＬＥＤ３０Ａよりも内側に配置されるＬＥＤ３０Ｂとを異なるＬＥＤ担持板４１に担持し、互いに接触しないように枠状フレーム板４０に固定することで、互いの放熱を阻害することが無いようにもできる。

ここで、既存の器具本体５にあっては、その内側面６が曲率を持つものがある。内側面６にＬＥＤ３０Ａの熱を効率良く伝導させるためには、熱伝導板４５の端部を内側面６に密着させる必要があるものの、曲率を有する内側面６に密着することは困難である。
そこで、本実施形態では、図３及び図４に示すように、熱伝導板４５の端部に、可撓性熱伝導部材４７を接続するとともに、この可撓性熱伝導部材４７を器具本体５の内側面６の曲率に沿って押当部材４９で押し当てる構成としている。

詳述すると、可撓性熱伝導部材４７は、高熱伝導性を有する例えば銅板を略Ｌ字状に折り曲げて成り、内側面６との接触面４７Ａを有する。可撓性熱伝導部材４７は、その板厚が０．５ｍｍ程度の薄い厚みに形成されることで、接触面４７Ａには内側面６の曲率に沿って撓む程度の可撓性が得られている。
押当部材４９は、接触面４７Ａと当接する押当部位４９Ａ（図３参照）が、内側面６の曲率に沿った形状とされており、この押当部位４９Ａによって接触面４７Ａを内側面６に押し当てることで、接触面４７Ａを、曲率を持った内側面６に密着させることができ、これにより、熱伝導板４５を介した熱伝導による放熱が良好に維持される。

このように本実施形態によれば、光源ユニット１３が一部のＬＥＤ３０Ａを器具本体５の内側面６の側に配置し、この内側面６の側に配置されたＬＥＤ３０には内側面６に接続される熱伝導板４５を接続して放熱し、他のＬＥＤ３０Ｂには放熱フィン４３を接続して放熱する構成とした。これにより、内側面６の側に配置されたＬＥＤ３０Ａについては熱伝導板４５を介して器具本体５に放熱されため、全部のＬＥＤ３０を放熱フィン４３で放熱する場合、或いは、全部のＬＥＤ３０を熱伝導板４５で器具本体５に放熱する場合に比べて高い放熱性が得られる。

特に、器具本体５へ熱伝導板４５を介して放熱するＬＥＤ３０Ａを、内側面６の側に配置したため、熱伝導距離を短くし、該熱伝導経路中での器具本体５内部への放熱を抑制して効率良く器具本体５に放熱させることができる。このように、ＬＥＤ３０の放熱性を高めた光源ユニット１３が得られるため、ランプを光源として設計された既存の器具本体５を流用して、より多くのＬＥＤ３０を内蔵することができ、開発等にかかるコストを大きく抑えることができる。

また本実施形態によれば、光源ユニット１３を、器具本体５に固定される枠状フレーム板４０に、１又は複数のＬＥＤ３０を担持した複数の板状のＬＥＤ担持板４１を固定して構成したため、専用の金型等を使用せずに簡単に複数のＬＥＤ３０を所望の配置及び向きに固定する光源ユニット１３が構成できる。また、各ＬＥＤ担持板４１の間に隙間が多く設けられることとなり、器具本体５内に局所的な熱溜まりが生じ難く放熱性が高められる。

また本実施形態によれば、光源ユニット１３は、熱伝導板４５と器具本体５の間に設けられる可撓性を有した可撓性熱伝導部材４７と、器具本体５の内側面６の形状に沿った形状の押当部位４９Ａを有し、該押当部位４９Ａで可撓性熱伝導部材４７を内側面６に押し当てる押当部材４９とを備えたため、内側面６が曲率を有した場合でも、可撓性熱伝導部材４７を内側面６に密着させることが可能となり、熱伝導板４５を介した放熱を良好に維持することができる。

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形及び応用が可能である。
例えば、上述した実施形態では、道路灯に本発明を適用した場合を例示したが、これに限らず、照射開口が設けられた器具本体に、複数のＬＥＤを照射開口に臨む位置に配置したＬＥＤ照明器具であれば、公園、街路用照明器具などの屋外に設置される照明器具や、シーリングライト等の屋内に設置される照明器具にも適用することが可能である。

１ＬＥＤ照明器具
５器具本体
６内側面
１１照射開口
１３光源ユニット
３０、３０Ａ、３０ＢＬＥＤ
４０枠状フレーム板
４１ＬＥＤ担持板
４３放熱フィン
４５熱伝導板
４７可撓性熱伝導部材
４７Ａ接触面
４９押当部材
４９Ａ押当部位

Claims

照射開口が設けられた器具本体に、複数のＬＥＤを前記照射開口に臨む位置に配置する光源ユニットを備えたＬＥＤ照明器具であって、
前記光源ユニットが一部のＬＥＤを前記器具本体の内側面の側に配置し、
前記内側面の側に配置されたＬＥＤには前記内側面に接続される熱伝導板を接続して放熱し、他のＬＥＤには放熱フィンを接続して放熱したことを特徴とするＬＥＤ照明器具。
前記光源ユニットを、前記器具本体に固定されるフレーム体に、１又は複数の前記ＬＥＤを担持した複数の板状の担持板を固定して構成したことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明器具。
前記光源ユニットは、
前記熱伝導板と前記器具本体の内側面の間に設けられる可撓性を有した可撓性熱伝導部材と、
前記器具本体の内側面の形状に沿った形状の押当部位を有し、該押当部位で前記可撓性熱伝導部材を前記内側面に押し当てる押当部材と
を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明器具。