JP6019497B2

JP6019497B2 - Ｌｅｄ照明装置

Info

Publication number: JP6019497B2
Application number: JP2013141758A
Authority: JP
Inventors: 贄川　潤; 潤贄川; 小相澤　久; 久小相澤
Original assignee: 株式会社Ｓｍａｃｏ技術研究所
Priority date: 2013-07-05
Filing date: 2013-07-05
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2033-07-05
Also published as: JP2015015179A

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いて形成されるＬＥＤ照明装置に関するものである。

ＬＥＤ光源は、例えば白熱球、蛍光灯、水銀灯、メタルハライドランプ等の従来の照明装置の光源に比べて寿命が長いこともその大きな特徴である。近年、このようなＬＥＤ光源が注目されるようになってきており、ＬＥＤ光源を用いた様々なＬＥＤ照明装置が提案されている（例えば、特許文献１〜４、参照）。

特開２００６−２０３７７８号公報特開２０１１−５２８９２４号公報特開２０１１−４６６７５号公報特表２０１２−５０２４３２号公報

しかしながら、ＬＥＤ光源は発生する熱量が大きく、また、ＬＥＤ光源の電源で発生する熱量も大きいため、この熱によりＬＥＤ光源そのものや電源の温度が上昇し、その結果、例えば内部の電子デバイス類に劣化を生じ、ＬＥＤ照明装置（ＬＥＤ照明器具）全体の寿命が低下するといった問題があった。また、電源内蔵型のＬＥＤ照明装置は、電源が故障あるいは寿命となった場合にもＬＥＤ照明装置が使用不可となってしまい、全体を交換することを余儀なくされる場合が多く、その点も寿命の低下を招く要因となっている。

本発明は、前記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、電源を内蔵してもその電源の熱により寿命低下等の影響が生じにくく、できるだけ軽量化が可能なＬＥＤ照明装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は、貫通穴が形成された基板と、該基板の前記貫通穴を貫通する態様で設けられた筒状部位とを有して該筒状部位は前記基板の両面から突出し、前記基板の片面には複数のＬＥＤ光源が互いに間隔を介して配設され、該ＬＥＤ光源の配設面と反対側の前記基板面側には前記ＬＥＤ光源からの熱を放熱するためのヒートシンクが前記筒状部位の外周側に設けられ、前記ヒートシンクの基端面が前記基板に熱的に接続されて前記ＬＥＤ光源の熱を放熱する構成と成し、前記筒状部位は筒軸方向の一端側が前記ヒートシンクの先端部よりも先方に突出して該突出した前記筒状部位の側周壁部に通気口が形成され、前記筒状部位の筒軸方向の他端側は前記基板のＬＥＤ光源配設面よりも先方に突出して該突出先端部には開口が形成されており、前記筒状部位の筒内に前記ＬＥＤ光源の電源が収納可能と成していて、前記筒状部位の前記開口から該筒状部位の筒内に空気が導入されて該筒内を流れて前記通気口から導出されることにより前記電源の冷却が行われ、前記ＬＥＤ光源の熱によって前記基板の温度が上昇すると前記ヒートシンクの外側から該ヒートシンクの基端側に入り込んだ空気が前記筒状部位の外側の壁面側に沿って前記ヒートシンクの先端側に流れて該先端側から外部に導出される構成と成して、前記筒状部位によって前記電源の冷却の空気流と前記ＬＥＤ光源の冷却の空気流とが絶縁されている構成をもって課題を解決するための手段としている。

また、第２の発明は、前記第１の発明の構成に加え、前記筒状部位の前記開口が形成されている先端部位は前記基板の前記ＬＥＤ光源が配設されたＬＥＤ光源配設面から突出して設けられており、そのＬＥＤ光源配設面からの突出長さをｈとして前記基板の外径をＤとしたときにｈ／Ｄが０．１〜０．５の範囲内であり、前記筒状部位の突出先端部から前記基板の周縁部にかけて形成された透明カバー部材が前記ＬＥＤ光源配設面と間隔を介して該ＬＥＤ光源配設面を覆う態様で設けられていることを特徴とする。

さらに、第３の発明は、前記第１または第２の発明の構成に加え、前記筒状部位は樹脂製の部材により形成されていることを特徴とする。

さらに、第４の発明は、前記第１または第２または第３の発明の構成に加え、前記筒状部位の前記ヒートシンクに囲まれた部位の外周壁には断熱層が設けられていることを特徴とする。

さらに、第５の発明は、前記第１乃至第４のいずれか一つの発明の構成に加え、前記筒状部位の前記開口が形成されている先端部位から前記ヒートシンクの先端部にかけて前記筒状部位の外周側に沿って該筒状部位の筒軸方向に空気が通るようにする空気通路が形成されていることを特徴とする。

さらに、第６の発明は、前記筒状部位には前記ＬＥＤ光源の電源が収納されており、該電源の筐体外壁部には放熱フィンが形成されていることを特徴とする。

さらに、第７の発明は、前記第１乃至第６のいずれか一つの発明の構成に加え、前記筒状部位には前記ＬＥＤ光源の電源が収納されており、該電源にはＡＣ入力ケーブルとＤＣ出力ケーブルが接続されて前記電源の筐体から引き出されており、前記ＡＣ入力ケーブルとＤＣ出力ケーブルの端部にはそれぞれ防水コネクタが接続されていることを特徴とする。

さらに、第８の発明は、前記第１乃至第７のいずれか一つの発明の構成に加え、前記筒状部位の筒内における前記基板の貫通穴近傍に対応する部位に、前記筒状部位の前記開口側から前記通気口側への空気の流れを強制的に生じさせる強制冷却手段が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、貫通穴が形成された基板の前記貫通穴を貫通する態様で、筒状部位が前記基板の両面から突出して設けられているが、前記基板の片面には複数のＬＥＤ光源が互いに間隔を介して配設され、該ＬＥＤ光源の配設面と反対側の前記基板面側には前記ＬＥＤ光源からの熱を放熱するためのヒートシンクが前記筒状部位の外周側に設けられて、前記ヒートシンクの基端面が前記基板に熱的に接続されているので、ヒートシンクによって前記ＬＥＤ光源からの熱を放熱することができる。また、前記ＬＥＤ光源の熱によって前記基板の温度が上昇すると、前記ヒートシンクの外側から該ヒートシンクの基端側に空気が入り込み、筒状部位の外側の壁面側に沿って前記ヒートシンクの先端側に流れて該先端側から外部に導出されるので、この空気の流れによっても前記ＬＥＤ光源の熱を放熱できる。

一方、前記筒状部位は、筒内に前記ＬＥＤ光源の電源が収納可能と成しているので、必要に応じて電源をＬＥＤ照明装置に収納することができる。また、筒状部位は、筒軸方向の一端側が前記ヒートシンクの先端部よりも先方に突出しており、該突出した前記筒状部位の側周壁部には通気口が形成され、前記筒状部位の筒軸方向の他端側は前記基板のＬＥＤ光源配設面よりも先方に突出して該突出先端部には開口が形成されており、例えば筒内に電源が収容されてその電源の温度の上昇により前記筒状部位の筒内の空気の温度が上昇すると、該筒状部位の前記開口から該筒状部位の筒内に空気が導入されて該筒内を流れて前記通気口から導出されることにより、前記電源の冷却を、いわゆる自然対流冷却にて行うことができる。

このように、本発明では、ＬＥＤ光源の熱によってＬＥＤ光源が配設されている基板の温度が上昇したときにヒートシンクの外側から空気がヒートシンクの基端側に入り込み、筒状部位の外側の壁面側に沿ってヒートシンクの先端側に流れて外部に導出されるといったＬＥＤ光源冷却用の空気の流れと、筒状部位の筒内を通って電源を冷却する空気の流れとが、筒状部位によって絶縁（分離）されており、ヒートシンクを通る空気によるＬＥＤ光源の冷却と筒状部位の筒内を通る空気による電源の冷却とが個別に行われるので、ＬＥＤ光源と電源とをそれぞれ別々の空気流によって効率的に冷却することができ、ＬＥＤ照明装置の長期信頼性を確保することができ、寿命を長くすることができるし、ＬＥＤ光源を効率的に冷却できることによって、ＬＥＤ光源に、より多くの電流を供給することができ、結果としてＬＥＤ照明装置の全光束を高めることができる。

また、本発明においては、ＬＥＤ光源の温度が上昇したときには、その配設領域の空気の温度が上昇して生じる空気流（熱分布による自然対流）を利用して冷却することができ、さらに、筒状部位内にファン等の強制冷却手段を設けなくても、前記のように例えば収納される電源の温度の上昇により筒状部位の筒内の空気の温度が上昇すると、該筒状部位の前記開口から該筒状部位の筒内に空気が導入されて、その空気の流れ（熱分布による自然対流）により電源の冷却が行われるので、このようにファン等を設けない構成とすれば、冷却のための動力が不要であり、さらに、ＬＥＤ照明装置の重量が重くなることを防ぐことができ、軽量化を図ることができる。

さらに、本発明によれば、前記の如く、ＬＥＤ光源からの熱を放熱するためのヒートシンクを前記筒状部位の外周側に設け、筒状部位の筒内に前記ＬＥＤ光源の電源収納可能と成していることから、電源収納とその冷却構成およびＬＥＤ光源の冷却構成をコンパクトにまとめた態様とすることができ、筒状部位の形成位置にヒートシンクを設けないことによりヒートシンクの軽量化も可能となり、コンパクトで軽量のＬＥＤ照明装置を実現することができる。

さらに、本発明において、筒状部位の開口が形成されている先端部位を基板のＬＥＤ光源配設面から突出して設け、そのＬＥＤ光源配設面からの突出長さをｈとして前記基板の外径をＤとしたときにｈ／Ｄを０．１〜０．５の範囲内とし、筒状部位の突出先端部から基板の周縁部にかけて形成された透明カバー部材を前記ＬＥＤ光源配設面と間隔を介して該ＬＥＤ光源配設面を覆う態様で設けることにより、以下の効果を奏することができる。

つまり、ＬＥＤ光源からの熱によって透明カバー部材や筒状部位の開口近傍の空気の温度が上昇すると、筒状部位の開口から筒内に導入される空気の温度が高くなってしまい、前記のように筒内を流れる空気による電源冷却効率が低下してしまうが、筒状部位の開口が形成されている先端部位を基板のＬＥＤ光源配設面から突出して設けて透明カバー部材もＬＥＤ光源配設面から離すことにより筒状部位の開口近傍の空気の温度の上昇を防ぐことができ、空気流による電源冷却を効率的に行うことができる。

なお、筒状部位の開口が形成されている先端部位のＬＥＤ光源配設面からの突出長さをｈとして基板の外径をＤとしたときにｈ／Ｄを０．１以上とすることにより筒状部位の開口近傍の空気の温度上昇を効率的に防ぐことができ、ｈ／Ｄを０．５以下とする（つまり突出長さを基板の半径以下とする）ことにより、ＬＥＤ光源照明装置の大型化を防ぎ、デザイン的にも形成し易くできる。

さらに、筒状部位を樹脂製の部材により形成することによって、ＬＥＤ照明装置の軽量化をより一層図ることができるし、樹脂は金属等よりも熱伝導率が低いことから、ヒートシンクと筒状部位側との熱伝導がよくないため、筒状部位の外側の壁面側に沿ってヒートシンクを通って流れる空気流と筒状部位の内側を流れる空気流とをより一層熱的に分離でき、ＬＥＤ光源や電源の冷却効率を向上できる。また、樹脂製の筒状部位はガラス等と異なり機械的強度も高く、搬送等の際にも取り扱いがしやすい。

さらに、前記筒状部位のヒートシンクに囲まれた部位の外周壁に断熱層を設けることにより、ヒートシンクと筒状部位側との熱伝導を妨げることができるので、筒状部位の外側の壁面側に沿ってヒートシンクを通って流れる空気流と筒状部位の内側を流れる空気流とをより一層熱的に分離でき、ＬＥＤ光源や電源の冷却効率を向上できる。

さらに、前記筒状部位の開口が形成されている先端部位からヒートシンクの先端部にかけて筒状部位の外周側に沿って該筒状部位の筒軸方向に空気が通るようにする空気通路を形成することにより、空気通路によって、ヒートシンクと筒状部位との間の熱伝導を妨げることができるので、筒状部位の外側の壁面側に沿って流れる空気流と筒状部位の内側を流れる空気流の熱的な分離および冷却を行うことができるため、ＬＥＤ光源や電源の冷却効率を向上できる。

さらに、筒状部位にはＬＥＤ光源の電源を収納することにより、電源内蔵のＬＥＤ照明装置を形成でき、その電源の筐体外壁部に放熱フィンを設けることにより、該放熱フィンによっても電源の冷却を行うことができるため、電源の冷却効果をより一層向上させることができる。

さらに、筒状部位にＬＥＤ光源の電源を収納する構成において、電源にＡＣ入力ケーブルとＤＣ出力ケーブルを接続して電源の筐体から引き出し、前記ＡＣ入力ケーブルとＤＣ出力ケーブルの端部にそれぞれ防水コネクタを接続することによって、防水コネクタによって電源をＬＥＤ照明装置用のＡＣ電源とＬＥＤ光源とにそれぞれ例えばワンタッチで簡単に接続することができる。

さらに、筒状部位の筒内における基板の貫通穴近傍に対応する部位に、前記筒状部位の開口側から通気口側への空気の流れを強制的に生じさせる強制冷却手段を設けることにより、電源の冷却効率を向上させることができる。

本発明に係るＬＥＤ照明装置の一実施例を示す模式的な断面図である。実施例のＬＥＤ照明装置の側面図である。実施例のＬＥＤ照明装置の斜視図である。実施例のＬＥＤ照明装置を底面側から見た図である。図１のＡ領域の拡大図である。実施例のＬＥＤ照明装置に設けられているヒートシンクの説明図である。ＬＥＤ照明装置の筒状部位開口形成端部を基板から離すことによる効果を説明するためのグラフである。実施例のＬＥＤ照明装置に生じる空気流を模式的に説明する断面説明図である。実施例のＬＥＤ照明装置に設けられている電源の構成を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１には、本発明に係るＬＥＤ照明装置の一実施例の断面図が模式的に示されている。また、第１実施例のＬＥＤ照明装置の側面図が図２に示され、図１の矢印Ｂ側から見た斜視図が図３に示され、図１の矢印Ｃ側から見た図が図４に示され、図１のＡの領域の拡大図が図５に示されている。

図１、図４、図５に示されるように、第１実施例のＬＥＤ照明装置１は、略真円形状の貫通穴２が形成されたドーナツ型円盤状の基板３と、基板３の貫通穴２を貫通する態様で設けられた筒状部位４とを有している。筒状部位４は基板３の片面（図１、図５の下側）から突出した筒状部位４ａと反対側の面（図１、図５の上面）から突出した筒状部位４ｂとを有して基板３の両面から突出している。筒状部位４ｂは、例えばポリカーボネート等の樹脂製の部材により形成されており、軽量さと機械的強度および熱を伝えにくい特性を有している。筒状部位４（４ｂ）の筒内にはＬＥＤ光源６の電源１１が収納可能と成しており、図１〜５には、電源１１が収納された状態が示されている。

また、基板３の片面（図１、図５においては下側の面）はＬＥＤ光源配設面５と成しており、ＬＥＤ光源配設面５には、図４に示されるように、複数（例えば９９個）のＬＥＤ光源６が互いに間隔を介して点在して配設されている。なお、同図に示されるように、ＬＥＤ光源６は互いに、ほぼ等間隔または等間隔で配設されているが、ＬＥＤ光源６の配設間隔等の配設態様は限定されるものではなく適宜設定されるものである。ＬＥＤ光源配設面５と反対側の基板面７側には、前記筒状部位４ｂの外周を覆う態様で、ＬＥＤ光源６からの熱を放熱するためのヒートシンク８が設けられ、ヒートシンク８の基端面２６（図５、参照）が基板３に熱的に接続されてＬＥＤ光源６の熱を放熱する構成と成している。

ヒートシンク８は、例えば図６に示されるように、中央部に貫通穴２２を有するドーナツ型円盤状の底板（受熱用底板）２３と、底板２３に対して垂直に立つ態様で貫通穴２２の中心部を中心として放射状に互いに間隔を介して底板２３上に設けられた複数の板状のフィン（放熱フィン）２４とを有しており、底板２３の下側の面がヒートシンクの基端面２６と成している。なお、図６において、図を分かりやすくするために、底板２３の表面に斜線を記している。

底板２３とフィン２４は、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、あるいは熱伝導性の樹脂により形成されるもので、本実施例では、アルミニウム製の板の表面にシリコン層が形成されたクラッド材により形成されており、底板２３の厚みは３ｍｍ、フィン２４の厚みは０．５ｍｍに形成されている。ヒートシンク８の外周側には図１〜図５に示されるような樹脂製のカバー部材３２が設けられており、カバー部材３２には複数のスリット３１が互いに間隔を介して形成されている。

複数のフィン２４はそれぞれ、筒状部位４の筒軸方向（Ｚ方向）を伸長方向として形成されて互いに間隔を介して配設されており、カバー部材３２のスリット３１は、この間隔の形成位置に対応させて形成されている。それぞれのフィン２４は、底板２３から先端側に向かうにつれて幅が狭く形成されて、先端側には丸みが形成されており、各フィン２４には、図１、図５、図６に示されるように、筒状部位４の筒軸方向の中央部から先端部に至る領域に、複数の貫通の孔部２５が互いに間隔を介して形成されている。

図１〜図３に示されるように、筒状部位４ｂは、筒軸方向（図のＺ軸方向）の一端側がヒートシンク８の先端部よりも先方に突出し、その突出した筒状部位４ｂの側周壁部には、スリット状の通気口９が形成されている。また、筒状部位４ｂは、その筒孔の横断面形状（ＸＹ断面形状）が真円形状を呈しているが、筒状部位４ｂは通気口９が形成された部位が先端側（図１、図２の上側）に向かうにつれて連続的に径が小さくなる領域と段階的に径が小さくなる領域とを有して、先端部の径がヒートシンク８の配設領域における径に比べて小さく形成されており、筒状部位４ｂの先端部にはＬＥＤ照明装置１をその取り付け箇所に取り付けるための口金３０が形成されている。

本実施例において、口金３０は、JIS口金E39に規定された大きさに形成されており、この口金３０に対応する照明装置としては、５０Ｗ以上（ＬＥＤ光源の性能によるが最大３００Ｗ程度）の高ワット数のＬＥＤ照明装置１を形成できる。

なお、口金３０の大きさやＬＥＤ照明装置１の大きさ等は特に限定されるものではなく適宜設定されるものであるが、通常、前記のような高ワット数のＬＥＤ照明装置は大きさも大きくなることから、金属製の筒状部位４を設けて形成すると、ＬＥＤ照明装置の重量が重くなってしまい、地震に対する落下の危険性が生じたり、施工時に一人作業ができないといったこと等が問題となったりすることが想定される。それに対し、本実施例では、筒状部位４を樹脂製にして軽量化を図っており、このような問題が生じることはない。また、筒状部位４ｂが軽量である分だけ筒状部位４ｂの長さを、収納される電源１１に対応させて収納の余裕を持った長さに形成することもできる。

図１、図５に示されるように、前記筒状部位４ａは、基板３のＬＥＤ光源配設面５側から突出して設けられ、その突出長さは、基板３の外径が２５０ｍｍのときに例えば７０ｍｍ位であり、突出先端部位（筒状部位４の筒軸方向の他端側）から基板３の周縁部にかけて透明カバー部材１２が形成されている。透明カバー部材１２は、ＬＥＤ光源配設面５と間隔を介してＬＥＤ光源配設面５を覆う態様で設けられており、透明カバー部材１２の内側には筒体１５が透明カバー部材１２と一体的に設けられている。

また、筒体１５の内側には筒体１５と間隔を介して前記筒状部位４ａが設けられ、筒状部位４ａと筒体１５とは連結板部２７を介して連結されて、筒状部位４ａと筒体１５と透明カバー部材１２とが一体的に形成されている。なお、筒状部位４ａと筒体１５と透明カバー部材１２の形成材料は特に限定されるものではないが、例えばポリカーボネート等の樹脂により形成することができる。筒状部位４ａの突出先端部には開口１０が形成されており、開口１０の径および筒状部位４ａの筒内径は３０ｍｍ以上（例えば８０ｍｍ）に形成されている。

なお、図５に示されるように、本実施例において、ヒートシンク８の底板２３の下面（基端面２６）と透明カバー部材１２の周縁部との接触部にはシール部材であるＯリング３３が設けられ、ヒートシンク８の底板２３と筒体１５との接触部にはシール部材であるＯリング３４が設けられており、透明カバー部材１２と筒体１５とに覆われたＬＥＤ光源６の配設領域に水の浸入がないように、液密、かつ、大気に対して気密に形成されている。

また、筒状部位４ａの筒壁は，開口１０側から基板３側に向かうにつれて厚みが厚く形成されているが、筒状部位４ａの底板２３との接触部側には、その接触部側を開口とした溝部３５が筒状部位４ａの全周にかけて形成されていて、筒状部位４ａとヒートシンク８の底板２３との接触面積が小さくなるように形成され、ヒートシンク８の底板２３側から筒状部位４ａ側に熱が伝わりにくいように構成されている。

本実施例において、ＬＥＤ光源６の駆動により発熱して基板３の温度が上昇すると、基板３からヒートシンク８の底板２３に熱が伝わり、さらにフィン２４に熱が伝わって、その熱がフィン２４から放熱される。また、ＬＥＤ光源６の熱によって基板３の温度が上昇すると、ヒートシンク８のフィン２４の間隔に上昇気流が生じて、図８の矢印Ａに示されるように、ヒートシンク８の外側からヒートシンク８の基端側（この基端側におけるフィン２４同士の間隔）に入り込んだ空気が筒状部位４の外側の壁面側に沿ってヒートシンク８の先端側に流れて、該先端側から外部に導出される構成と成している。なお、フィン２４に貫通の孔部２５が形成されていることから、孔部２５を通しても空気が流れ、ヒートシンク８内を空気がより流れやすくなっている。

一方、筒状部位４に収納される電源１１の温度の上昇により筒状部位４の筒内の空気の温度が上昇すると、図８の矢印Ｂに示されるように、筒状部位４の筒内に上昇気流が生じて筒状部位４の開口１０から筒状部位４の筒内に、外部から筒内の空気よりも低温の空気が導入され、この空気が筒内を流れて通気口９から導出されることにより電源１１の冷却が行われる。このように、筒状部位４によって電源１１の冷却の空気流とＬＥＤ光源６の冷却の空気流とが絶縁されていることが本実施例の最も特徴的な構成である。

また、本実施例では、図５に示されるように、前記筒状部位４ｂのヒートシンク８に囲まれた部位の外周壁には断熱層１３が形成されており、断熱層１３は例えばプラスチック発泡体によって２〜４ｍｍ程度の厚みに形成されている。本実施例では、この断熱層１３を設けることによって、電源１１の冷却の空気流とＬＥＤ光源６の冷却の空気流とが、より一層熱的に絶縁されている。

さらに、本実施例では、筒状部位４の開口１０が形成されている先端部位からヒートシンク８の先端部にかけて筒状部位４の外周側に沿って、図８の矢印Ｃに示されるように、筒状部位４の筒軸方向に空気が通るようにする空気通路１４が形成されている。この空気通路１４は、図５に示されるように、前記筒体１５と筒状部位４ａの外周側との間隔により形成された空気通路１４ａと、ヒートシンク８のフィン２４の間隔において筒状部位４ｂに沿って空気が流れる空気通路１４ｂと、これらの空気通路１４ａ，１４ｂを連通させるために、ヒートシンク８のフィン２４の間隔形成位置に対応させて連結板部２７に互いに間隔を介して形成された複数の貫通孔１６（図４も参照）とを有して形成されている。

本実施例では、このように筒状部位４の外周側に空気通路１４を形成することにより、より一層、電源１１の冷却の空気流とＬＥＤ光源６の冷却の空気流とが絶縁される。なお、空気通路１４ａを通る空気の流れは、透明カバー部材１２がＬＥＤ光源６からの熱に起因して加熱されて周囲の大気との温度差が生じることによって発生するものであり、空気通路１４ａの幅（筒状部位４の外周と筒壁１５の内壁との間隔）を２ｍｍ〜１０ｍｍとすることが好ましい。

また、透明カバー部材１２と基板３との間隔が小さくて透明カバー部材１２の基板３から先方に突出する筒状部位４ａの突出長さが短いと、筒状部位４ａの開口１０が形成されている先端部位近傍の空気の温度が上昇しやすく、さらに、本実施例のようにＬＥＤ光源６を互いに等間隔やほぼ等間隔で基板３に配設する構成においては、基板３の面積が大きくなるほどＬＥＤ光源６の配設数も大きくなってＬＥＤ光源６からの発熱量も大きくなる。例えば、本実施例においては、ＬＥＤ光源配設面５の近傍の空気の温度は５０℃を超えて７０℃にも達する。

そこで、本発明者は、筒状部位４ａのＬＥＤ光源配設面５からの突出長さをｈとして基板３の径をＤとしたとき、ｈ／Ｄの値を０．１以上に設定すると好ましいことを、表１および図７の例から導き出した。なお、表１の結果および、図７の特性線は、ＬＥＤ照明装置が設けられている雰囲気温度を２３℃、Ｄの値を２８０ｍｍとして、ＬＥＤ光源配設面５からの距離（突出長さｈに対応）と、距離に応じた空気温度を求めた結果であり、ここで、距離を３０ｍｍとするとｈ／Ｄ＝０．１０７１４８となり（つまり０．１以上）、空気温度を５０℃未満にできる。また、Ｄの値を変えても、ｈ／Ｄの値と空気温度との関係は、ほぼ同様であると想定される。

また、ｈ／Ｄを０．５より大きくしても、筒状部位４ａの開口１０近傍の空気温度を下げる効果に差が生じにくいため、ｈ／Ｄの範囲は、０．１〜０．５の範囲内の適宜の値とするとよい。本実施例では、前記の如く、筒状部位４ａの開口１０が形成されている先端部位を直径２５０ｍｍの基板３のＬＥＤ光源配設面５から７０ｍｍ以上離してｈ／Ｄを０．２８としており、表１に示されるように、Ｄを２８０ｍｍとしてｈを６０ｍｍとしてｈ／Ｄを０．２１４２８６とすると、開口１０近傍の温度をＬＥＤ照明装置が設けられている雰囲気温度（ここでは２３℃）＋１７℃以下に抑えることができるため、開口１０近傍の温度をさらに低くできる。そして、それに対応させて透明カバー部材１２もＬＥＤ光源配設面５から離して形成しており、ＬＥＤ光源配設面５の温度が高くなることを防ぐことができる。

さらに、図１〜図５、図８には図示されていないが、本実施例において、筒状部位４に収納されているＬＥＤ光源６の電源１１には、図９に示されるように、筐体１７の外壁部に放熱フィン１８が互いに間隔を介して複数形成されている。放熱フィン１８の形成によって放熱面積（空気と接する面積）を拡大でき、かつ、本実施例では放熱フィン１８が筒状部位４ｂの筒軸方向（Ｚ軸方向）に伸長形成されているので、筒状部位４ｂの筒内を図８の矢印Ｂに示したように、図の上部側に向けて流れる空気の通路と成すことができ、より放熱効率を向上することができ、電源１１に放熱フィン１８を設けることにより、電源１１の温度を４〜５℃程度下げることができる。なお、放熱フィン１８は筐体１７の一つの面に形成されているが、２つ以上の面に形成してもよいし、放熱フィン１８には放熱塗料を塗布してもよい。

また、電源１１にはＡＣ入力ケーブル１９とＤＣ出力ケーブ２０が接続されて電源１１の筐体１７から引き出されており、ＡＣ入力ケーブル１９とＤＣ出力ケーブル２０の端部にはそれぞれ、防水コネクタ２１，２２が接続されている（図１〜図５、図８には、ＡＣ入力ケーブル１９と防水コネクタ２１，２２も図示せず）。

なお、本発明は、前記実施例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、前記実施例では、筒状部位４ｂの外周側にヒートシンク８の形成位置に対応させて断熱層１３を設けたが、断熱層１３は省略することができる。

また、前記実施例では、筒状部位４の外周側に設けた空気通路１４は、空気通路１４ａと貫通孔１６と空気通路１４ｂとにより形成したが、空気通路１４ｂの形成に際し、例えば筒状部位４ａの外周側に筒体１５を設けた構成と同様に、ヒートシンク８側にも筒状部位４（４ｂ）の外周側に筒状部位４ｂと間隔を介した筒体を設け、この筒体と筒状部位４ｂの外周側との間隔を空気通路１４ｂとしてもよい。また、例えば貫通孔１６は円形状とするとは限らず、多角形状等の他の形状としてもよい。さらに、空気通路１４は省略することもできる。

さらに、前記実施例では、筒状部位４の筒穴は真円形状としたが、多角形状としてもよいし、それ以外の形状としてもよい。また、その穴の大きさも特に限定されるものではなく、適宜設定されるものである。

さらに、前記実施例では、筒状部位４の筒穴に電源１１を収納する構成としたが、電源１１を収納せずに外付けとしてもよい。

さらに、前記実施例では、基板３およびヒートシンク８の底板２３の形状を中心部に円形の貫通穴２，２２を有する円盤状に形成したが、基板３や基板３に対応させて形成される底板２３の形状は、貫通穴が形成されていれば、例えば角型の板状としても、その他の形状としてもよい。

さらに、前記実施例では、ヒートシンク８のフィン２４に貫通の孔部２５を形成したが、孔部２５は省略することもできる。

さらに、例えば図８の破線Ｆに示されるように、筒状部位４の筒内において、基板２の貫通穴２の近傍に対応する部位等に、筒状部位４の開口１０側から通気口９側への空気の流れを強制的に生じさせるファン等の強制冷却手段を設けてもよい。この場合、ファンＦの電源は、ＬＥＤ光源６の電源１１と共通で使えるものを選定することができ、強制冷却手段の配設によって、電源１１の冷却効率を向上させることができる。

また、このように、ファンＦ等の強制冷却手段を設ける構成において、電源１１と電源筐体１７の温度の少なくとも一方を検知する温度手段と、該温度検出手段により検出された温度が予め設定される強制冷却開始温度を超えたときには強制冷却手段を稼動開始する制御構成を設けてもよい。なお、強制冷却開始温度は、例えば電源１１内に設けられているコンデンサ等の電子部品の耐熱温度に基づいて定められるものであり、例えば８０℃に設定される。なお、ファンＦ等の強制冷却手段の存在は、その強制冷却手段が稼動していない時にも筒状部位４内の自然対流を妨げないものであり、また、筒状部位４内の通風とＬＥＤ光源の冷却のためのヒートシンク８の放熱の空気流とが分離されているので、筒状部位４内に電源１１が配設されていてファン等による強制冷却を行う場合でも、その強制冷却に要する消費電力を極めて小さいものとすることができる。

さらに、ＬＥＤ照明装置のカバー部材３２またはヒートシンク８に、照明装置の触れ止めを固定する固定部を設けてもよい。

本発明のＬＥＤ照明装置は、簡単な構成で、電源を内蔵してもその電源の熱による寿命低下等の影響が生じにくく、軽量化が可能なので、家庭用としても産業用分野の照明装置としても利用できる。

１ＬＥＤ照明装置
２貫通穴
３基板
４（４ａ，４ｂ）筒状部位
５ＬＥＤ光源配設面
６ＬＥＤ光源
７基板面
８ヒートシンク
９通気口
１０開口
１１電源
１２透明カバー部材
１３断熱層
１４空気通路
１５筒体
１６貫通孔
２３底板
２４フィン

Claims

貫通穴が形成された基板と、該基板の前記貫通穴を貫通する態様で設けられた筒状部位とを有して該筒状部位は前記基板の両面から突出し、前記基板の片面には複数のＬＥＤ光源が互いに間隔を介して配設され、該ＬＥＤ光源の配設面と反対側の前記基板面側には前記ＬＥＤ光源からの熱を放熱するためのヒートシンクが前記筒状部位の外周側に設けられ、前記ヒートシンクの基端面が前記基板に熱的に接続されて前記ＬＥＤ光源の熱を放熱する構成と成し、前記筒状部位は筒軸方向の一端側が前記ヒートシンクの先端部よりも先方に突出して該突出した前記筒状部位の側周壁部に通気口が形成され、前記筒状部位の筒軸方向の他端側は前記基板のＬＥＤ光源配設面よりも先方に突出して該突出先端部には開口が形成されており、前記筒状部位の筒内に前記ＬＥＤ光源の電源が収納可能と成していて、前記筒状部位の筒内に空気が導入されて該筒内を流れて前記通気口から導出されることにより前記電源の冷却が行われ、前記ＬＥＤ光源の熱によって前記基板の温度が上昇すると前記ヒートシンクの外側から該ヒートシンクの基端側に入り込んだ空気が前記筒状部位の外側の壁面側に沿って前記ヒートシンクの先端側に流れて該先端側から外部に導出される構成と成して、前記筒状部位によって前記電源の冷却の空気流と前記ＬＥＤ光源の冷却の空気流とが絶縁されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
前記筒状部位の前記開口が形成されている先端部位は前記基板の前記ＬＥＤ光源が配設されたＬＥＤ光源配設面から突出して設けられており、そのＬＥＤ光源配設面からの突出長さをｈとして前記基板の外径をＤとしたときにｈ／Ｄが０．１〜０．５の範囲内であり、前記筒状部位の突出先端部から前記基板の周縁部にかけて形成された透明カバー部材が前記ＬＥＤ光源配設面と間隔を介して該ＬＥＤ光源配設面を覆う態様で設けられていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
前記筒状部位は樹脂製の部材により形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＬＥＤ照明装置。
前記筒状部位の前記ヒートシンクに囲まれた部位の外周壁には断熱層が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３記載のＬＥＤ照明装置。
前記筒状部位の前記開口が形成されている先端部位から前記ヒートシンクの先端部にかけて前記筒状部位の外周側に沿って該筒状部位の筒軸方向に空気が通るようにする空気通路が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載のＬＥＤ照明装置。
前記筒状部位には前記ＬＥＤ光源の電源が収納されており、該電源の筐体外壁部には放熱フィンが形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載のＬＥＤ照明装置。
前記筒状部位には前記ＬＥＤ光源の電源が収納されており、該電源にはＡＣ入力ケーブルとＤＣ出力ケーブルが接続されて前記電源の筐体から引き出されており、前記ＡＣ入力ケーブルとＤＣ出力ケーブルの端部にはそれぞれ防水コネクタが接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載のＬＥＤ照明装置。
前記筒状部位の筒内における前記基板の貫通穴近傍に対応する部位に、前記筒状部位の前記開口側から前記通気口側への空気の流れを強制的に生じさせる強制冷却手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載のＬＥＤ照明装置。