ＬＥＤ照明装置
【課題】小型で既存の照明設備に容易に適用でき、発熱の問題を解決しながら長寿命化を実現するようなＬＥＤ照明装置の提供を目的とする。
【解決手段】本発明のＬＥＤ照明装置は、所要のソケットに装着可能な口金部と、発光ダイオードを配してなる発光部と、前記発光部を搭載させると共に前記口金部を外部に突出させるように設けられ前記発光部及び前記口金部を一体とするケースと、前記ケース内で前記発光部の発光面の裏面側に配設された空冷ファンと、前記ケースに開口され前記空冷ファンとの間で空気を導入若しくは導出する開口部とを有することを特徴とする。開口部を有したケースに一体化された空冷ファンを作動させることで発光ダイオードを配してなる発光部で発生した熱を放出することができる。
【解決手段】本発明のＬＥＤ照明装置は、所要のソケットに装着可能な口金部と、発光ダイオードを配してなる発光部と、前記発光部を搭載させると共に前記口金部を外部に突出させるように設けられ前記発光部及び前記口金部を一体とするケースと、前記ケース内で前記発光部の発光面の裏面側に配設された空冷ファンと、前記ケースに開口され前記空冷ファンとの間で空気を導入若しくは導出する開口部とを有することを特徴とする。開口部を有したケースに一体化された空冷ファンを作動させることで発光ダイオードを配してなる発光部で発生した熱を放出することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明用光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたＬＥＤ照明装置に関し、特に電灯用のソケットに装着して使用できるＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明用ランプとして、光源にタングステンフィラメントや各種ガス、蛍光放電を行う既存の電球、蛍光灯に代えて、寿命が長く省電力化が可能で、環境性能の良さが期待できる将来の理想的な光源として半導体ＬＥＤを用いた照明装置が普及しつつある。
【０００３】
このようなＬＥＤによる幾つかの利点を備えた照明装置を、電飾以外の電力の大きな照明用ランプとして活用する場合には、１つの方式として既存のフィラメント式バルブのソケットにそのまま差し込んで使用できるものが、電源供給のための装置を既存のものからそのまま転用できるために便利である。既存のフィラメント式バルブのソケットにそのまま差し込んで使用できるＬＥＤ照明装置としては、従来より、幾つかの例が知られており、発光ダイオードに電源を供給する電源部に電源を供給するための接続部を電球用の口金と同形状とし、既存の照明器具へ取り付け可能としたもの（例えば、特許文献１参照。）が知られている。
【０００４】
また、機器のインジケーターや携帯電話機のバックライト照明用や電飾用として使用されている砲弾型、チップ型の如き小型のＬＥＤでは、その消費電力が約０．０７Ｗ程度と低いため発熱も微量であり殆どが無視できる程度のものであったが、ランプ照明用として十分な明るさを得るためのパワーＬＥＤではその発熱量も大きく、その放熱対策も必要である。このような発熱の問題に対処するための構造として、ペルチェ素子のような冷却素子を放熱板と共に用いた構造の照明装置も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２０２８６４号公報
【特許文献２】特開２００５−７７４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ペルチェ素子を用いた場合には、それだけ機構が複雑化すると共にその制御回路なども必要であり、部品も比較的に高価であるため、照明装置全体としての価格が高騰するおそれがある。
【０００７】
一般的に、ＬＥＤからの発熱量は、消費電力のおよそ７０％にも達するが、単体でも定格１Ｗ〜５ＷのパワーＬＥＤでは、駆動時に約１００℃を超えることになり、周囲への温度の影響が無視できないものとなる。さらに、このパワーＬＥＤからの発熱によりＬＥＤ自体の寿命が極端に低下する傾向があり、寿命が電球に比べて長いという特徴を十分に生かすことができない。
【０００８】
このようなパワーＬＥＤに対して放熱器を用いることで、寿命を長くすることも可能であるが、放熱板のような装置では自然放熱によることから放熱器自体が大型化してしまい、既存のフィラメント式バルブのソケットにそのまま差し込んで使用する用途においては眼限界がある。例えば、約４０℃以下にＬＥＤの温度を保とうとする場合、自然冷却型の放熱器を用いるときでは汎用アルミ板で約３０ｃｍ２／Ｗにも達し、ランプ製品化の際には小型化やデザイン性を阻害し、実用性に優れた照明装置を得ることが困難となる。また、比較的に大型の放熱板や放熱フィンなどを形成した場合では、屋外で使用する場合においては大型の放熱板や放熱フィンを具備しながら防水する技術も考慮する必要が生ずる。
【０００９】
そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑み、小型で既存の照明設備に容易に適用でき、発熱の問題を解決しながら長寿命化を実現するようなＬＥＤ照明装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の技術的な課題を解決するため、本発明のＬＥＤ照明装置は、所要のソケットに装着可能な口金部と、発光ダイオードを配してなる発光部と、前記発光部を搭載させると共に前記口金部を外部に突出させるように設けられ前記発光部及び前記口金部を一体とするケースと、前記ケース内で前記発光部の発光面の裏面側に配設された空冷ファンと、前記ケースに開口され前記空冷ファンとの間で空気を導入若しくは導出する開口部とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の好適な実施の形態によれば、発光ダイオードの一例としては、定格１Ｗ〜５Ｗ或いはそれ以上の高電力なパワーＬＥＤを用いることができ、その形状は発光部を構成して前記ケースに搭載できる形状であれば如何なるものでも良い。発光部がケースに搭載される状態は、発光部の全体が内部に位置するようなものに限定されず、ケースの照射面側に直接若しくは間接に取り付けられるようなものも含む。所要のソケットは、
一例として既存のフィラメント式バルブのソケットが挙げられるが、これに限定されず種々の汎用のソケットや個別の仕様のソケットなど種々のソケットを含むものである。また、空冷ファンは放熱部を介して前記発光部の発光面の裏面側に配設される構造であっても良い。また、発光部の近傍には温度センサーが配設され、その温度センサーからの信号に基づき前記空冷ファンが制御されるようにしても良い。さらに、空冷ファンを制御するための回路部は、前記ケースの内側であって前記口金部と前記発光部の間に搭載されるように構成することもできる。
【００１２】
また、本発明の他のＬＥＤ照明装置は、所要のソケットに装着可能な口金部と、発光ダイオードを配してなる発光部と、前記発光部を搭載させると共に前記口金部を外部に突出させるように設けられ前記発光部及び前記口金部を一体とするケースと、前記ケース内に配されたセンサーと、前記ケース内に配され前記センサーからの信号に応じた制御を行う制御部とを有することを特徴とする。
本発明の好適な実施の形態によれば、前記センサーは、人などの接近を感知する人センサー、明るさを検知する明暗センサー、振動を感知する振動センサー、リモートコントローラーからの信号を感知するリモコンセンサーのうち選ばれた１つまたは複数のセンサーとすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＬＥＤ照明装置によれば、ケースに開口され前記空冷ファンとの間で空気を導入若しくは導出する開口部を有し、前記空冷ファンを作動させた際には、空気が開口部を通過して流れるようにすることができ、ケース内で発光部の近傍における放熱を図ることができる。また、本発明のＬＥＤ照明装置によれば、所要のソケットに装着可能な口金を用いて電力供給を受けるため、既存の照明設備をそのまま使用する形式で、既存の電灯をＬＥＤ照明装置に置き換えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明にかかる好適な実施形態であるＬＥＤ照明装置について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は本実施形態のＬＥＤ照明装置の斜視図であり、図２はその実施形態のＬＥＤ照明装置の断面図である。図1及び図２に示すように、本実施形態のＬＥＤ照明装置１０は、一端側に既存のフィラメント式バルブのソケットなどに螺合する口金部１１を有しており、口金部１１の先端には接点部１３が設けられ、口金部１１の略円筒状の周面には、ソケットの螺旋状の溝に螺合するための螺旋部１２が形成されている。ＬＥＤ照明装置１０の他端側は、ＬＥＤ２０の光照射側となる。
口金部１１の軸方向、接点部１３の反対側には略円筒状でフェノール樹脂などの耐熱性合成樹脂からなるケース部１４が接続され、さらにそのケース部１４の外側には水滴、雨水などの浸入を未然に防止するためのアルミニウム或いはその他の金属製、もしくは樹脂製の円筒状のフード部１５が形成されている。ケース部１４とフード部１５は共に円筒状であり、ケース部１４の外周面とフード部１５の内周面は所定の間隔で離間し、ケース部１４とフード部１５は同軸に配設される。
【００１６】
本実施形態のＬＥＤ照明装置１０では、後述するように、光源としてフィラメント式電球に比較して容積が小さくて済む発光ダイオードを用いることから、ケース部１４の内部には制御回路などの電子回路部１７を配置することができ、さらにケース部１４の内部は中空にされる。ケース部１４の周面には、ケース部１４の内部に空気を導入若しくはケース部１４の内部から空気を導出する複数の開口部１６が開口されている。各開口部１６は略矩形状の長孔であり、ケース部１４の周面を貫通するように設けられている。開口部１６はケース部１４の周面に一列分、略等間隔で設けられており、開口部１６の内側ではケース部１４が中空とされ十分に空気が流通する空間が確保されている。開口部１６の外側には、フード部１５が離間して覆うように配設されており、フード部１５とケース部１４の周面の狭い隙間を空気が流通するために空気の流速を高めて放熱効率を上げることも可能である。
【００１７】
ケース部１４の内部で、前述した口金部１１と反対側の端部には小型の空冷ファン１８が取り付けられており、この空冷ファン１８に電流を与えることでローターが回転して、周囲に放熱のための空気の流れを作ることができる。この空冷ファン１８は、ファンの軸がケース部１４の中心と同軸となるように設けられており、ファンの回転時に作られた空気はケース部１４の周面に設けられた複数の開口部１６を通過するように流れることになる。
【００１８】
空冷ファン１８の光照射側には、アルミニウムなどの金属板からなる放熱器１９が該空冷ファン１８に接するように設けられている。放熱器１９は、熱を伝導する板部材を組み合わせて複数の空気の通路を備えた構造を有し、該板部材の表面を空冷ファン１８の作動に応じて空気が流れ、放熱部１９の表面から熱を奪うことになる。この放熱器１９は次に説明するＬＥＤ２０の裏面側に接しており、ＬＥＤ２０で発生した熱は容易に放熱器１９に到達し、該放熱器１９で空冷される。
【００１９】
ＬＥＤ２０は3つ並列して直線状に設けられており、それぞれ高出力のパワーＬＥＤからなる。各ＬＥＤ２０の基端側には、平板状の台座部２１が設けられており、放熱器１９には台座部２１を介して接続する。放熱器１９の光照射側は矩形状の空気の導入若しくは導出口となっており、空冷ファン１８の作動に応じて流れる空気はＬＥＤ２０の近傍を通過する。また、ＬＥＤ２０の側方には、センサー２２が設けられており、このセンサー２２は人センサーとして機能すると共に日没センサーや明るさセンサーとしても機能することが可能である。また、温度センサーとしても機能させることも可能である。センサー２２は口金部１２に隣接する電子回路部１７に接続され、該電子回路部１７各種回路に信号を送るように構成されている。
【００２０】
これらＬＥＤ２０はケース部１４と同径でケース部１４を延長させた形状の照射側ケース部２３の内部に納められており、照射側ケース部２３の端部は円形状の開口部２５を有しており、その開口部２５からＬＥＤ２０で発生した光が射出される。照射側ケース部２３とケース部１４は螺合若しくは接続片が嵌合するような構造で接続する構成とすることができ、内部の部品を交換する場合は照射側ケース部２３とケース部１４を分けて交換作業することが可能である。
【００２１】
概ね以上のような構造を有する本実施形態のＬＥＤ照明装置は、口金部１１を既存のフィラメント式バルブのソケットなどに螺合させることで、通常のフィラメント式の電球と同様に使用することができ、螺旋部１２を有する口金部１１と接点部１３との間に電流を流すことで各ＬＥＤ２０を点灯させることができる。螺旋部１２と接点部１３との間に印加される電圧は、例えば交流の１００Ｖであるが、前記電子回路部１７で直流の１０〜１２Ｖ程度の電圧に変換してＬＥＤ２０を点灯させる。また、供給される電力の一部は制御回路や空冷ファン１８を作動させるのに使用される。
【００２２】
図3乃至図５は、空冷ファン１８を作動させた場合の空気の流れを説明するものであり、図３、図４がフード部なしの場合、図５がフード部ありの場合の例示である。図３の例では、ＬＥＤ２０側が吸気側となり、ケース部１４の開口部１６が排気側となる空気の流れパターンを示している。図４で逆にケース部１４の開口部１６が吸気側となり、ＬＥＤ２０側が排気側となる空気の流れパターンを示している。図５は図４の空気の流れと同様に、ＬＥＤ２０側が排気側となる空気の流れパターンを示しており、さらに開口部１６の外側にはフード部１５が取り付けられており、当該ＬＥＤＥ照明装置の外部からの吸気はフード部１５とケース部１４の間にリング状の隙間を介して行われることを示している。また、図示を省略しているが、図５の例で吸気側と排気側を反対にすることも可能である。
【００２３】
これらの空気の流れは空冷ファン１８の作動により発生し、通常はＬＥＤ２０の点灯時には、例えば図５に示すような空気の流れを発生させて、ＬＥＤ２０で発生した熱を放出するようにすることができる。空冷ファン１８の回転数などは常に一定とすることも可能であり、温度センサーなどに応じて回転数を制御したり、回転そのものを断続的に制御するようにしても良い。
【００２４】
図６乃至図８は、それぞれ本実施形態のＬＥＤ照明装置の回路構成例のブロック図である。図６に示すＬＥＤ照明装置の回路構成例は交流を直流に変換するコンバーターを有する例である。図１に示した口金部１１の部材で電極３１が構成され、この電極３１には通常の家庭での電灯線の電圧である交流の例えば１００Ｖが供給される。この電極３１からの１００Ｖは、次にＡＣ／ＤＣコンバーター３２に供給され、例えば直流の１２Ｖに変換される。このＡＣ／ＤＣコンバーター３２の出力電流は、制御回路３３、電流制御部３４、及び図１の空冷ファン１８に該当するＤＣファン３８に供給される。
【００２５】
制御回路３３はセンサー３５からの信号を受けて、電流制御部３４にＬＥＤ３６を点滅制御するための信号を出す回路である。例えばセンサー３５が人センサーである場合には、当該ＬＥＤ照明装置に人が近づいたところで、センサー３５から制御回路３３に検知信号が出され、その検知信号に応じてスイッチとして機能する電流制御部３４がＯＮとなり、ＡＣ／ＤＣコンバーター３２からの直流電流がＬＥＤ３６を流れるように構成される。ＬＥＤ３６の部分はＬＥＤの動作電流が確保できるものであれば、直列でも良く、並列或いはその組み合わせで複数の発光素子を点灯させるものであっても良い。
【００２６】
このＬＥＤ３６には、図１の放熱器１９に該当する放熱器３７を介してＤＣファン３８が対面する。ＤＣファン３８にはＡＣ／ＤＣコンバーター３２からの直流電流が供給されており、常に放熱器３７に対して吸気若しくは排気する方向の送風を行っている。従って、ＬＥＤ３６の点灯時間が長くなり、ＬＥＤ３６の発熱が問題になる場合でも放熱器３７を介して効率の良い放熱が実現され、熱による寿命の劣化などを未然に防止することができる。
【００２７】
センサー３５は、例えば人などの接近を感知する人センサーが用いられるが、センサー３５は、明るさを検知する明暗センサー、振動を感知する振動センサー、リモートコントローラーからの信号を感知するリモコンセンサーのうち選ばれた１つまたは複数のセンサーを用いることもできる。また、センサー３５からの信号に応じてＯＮとＯＦＦの切り替えを行うのではなく、電流量を調整して明るく光る状態と暗く光る状態を制御するようにしても良く、電流量の制御により発光波長を制御するようにすることも可能である。
【００２８】
図７は電極４１に直流の１２Ｖ若しくは２４Ｖが与えられる例であり、この直流電圧が電極４１から制御回路４３、電流制御部４４、及びＤＣファン４８に供給される。ＤＣファン４８は、常に放熱器４７に対して吸気若しくは排気する方向の送風を行っており、放熱器４７を介して流れる空気によりＬＥＤ４６を冷却する。制御回路４３は、センサー４５からの信号に応じて、ＬＥＤ４６に供給される電流を制御するための電流制御部４４を制御する。センサー４５は、例えば人センサーが用いられるが、他のセンサーでも良い。
【００２９】
図８は更に他の例であり、電極５１には通常の家庭での電灯線の電圧である交流の例えば１００Ｖが供給され、電極５１からの１００Ｖは、次にＡＣ／ＤＣコンバーター５２に供給されて例えば直流の１２Ｖに変換される。ＡＣ／ＤＣコンバーター５２の出力は制御回路５３と電流制御部５４に出力される。電流制御部５４の出力は、ＬＥＤ５６に供給される。センサー５５は例えば温度センサーであり、ＬＥＤ５６の周囲の温度を検知して制御回路５３に信号を送る。ＬＥＤ５６は放熱器５７に機械的に接続しており、その放熱器５７に接続するように空冷用のＤＣファン５８が設けられている。従って、ＬＥＤ５６を点灯状態にした場合に、温度センサーであるセンサー５５が温度を検知し、制御回路５３によりＬＥＤ５６の周囲の温度が高いと判断された場合には電流制御部５４の出力を熱の放出の小さな電流値の電流に切り替えたり、ＤＣファン４８を作動させて放熱器５７を介して放熱を行ったりすることができる。ＤＣファン４８を常に動作させなくとも良いため、電力消費を更に抑えることも可能である。
【００３０】
図９は本発明のＬＥＤ照明装置の他の実施形態を一部破断して示す斜視図であり、図１０はその実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の断面図である。本実施形態のＬＥＤ照明装置６０は、一端側に既存のフィラメント式バルブのソケットなどに螺合する口金部６１を有しており、口金部１１の先端には接点部６３が設けられ、口金部１１の略円筒状の周面には、ソケットの螺旋状の溝に螺合するための螺旋部６２が形成されている。ＬＥＤ照明装置１０の他端側は、ＬＥＤ７０の光照射側となる。
【００３１】
このような口金部６１からＬＥＤ７０側に向かってやや径大となるような釣鐘状のケース部６５が装置の外周部を覆うように設けられている。図２に示すように、ケース部６５の内部には、口金部６１側から供給された交流電流を直流電流に変換するＡＣ／ＤＣスイッチング電源６７が板状の内部シャーシ７７に止め具７８を介して取り付けられており、その内部シャーシ７７の光照射側には、空冷ファン６８と放熱部６９が一体のブロックとして取り付けられている。
【００３２】
ケース部６５の周面には、ケース部６５の軸方向を延長方向とする複数の短冊状のスリットからなる開口部６６が設けられている。これら開口部６６の位置は、釣鐘状のケース部６５のＬＥＤ７０側端部に近い領域であり、周面の一部に集中的に設けられており、そのケース部６５の中心を挟んで反対側にも集中的に設けられている。開口部６６の位置は、後述するように、本実施形態では空冷の空気の流れがケース部６５の軸方向とは垂直の方向となるため、空冷ファン６８と放熱部６８のブロックの空気の出入り口となる周面の一部にそれぞれ集中的に設けられる。
【００３３】
空冷ファン６８は略矩形状のプラスチック製のフレーム内に、回転するファンを備えた構造を有しており、この空冷ファン６８に電流を与えることでローターが回転して、周囲に放熱のための空気の流れを作ることができる。この空冷ファン６８は、ファンの軸がケース部６５の軸方向とは垂直となるように設けられており、ファンの回転時に作られた空気はケース部６５の周面に設けられた複数の開口部６６を通過するように流れることになる。放熱部６９は、略矩形状の構造を有し、複数の板を離間して重ねた構造を有しており、板の間の複数の空隙部６９ｓが空気の通路として機能し、放熱部６９の熱がその空気の通路を介して当該装置の外部に導出されていくことになる。放熱部６９は、その口金部側で内部シャーシ７７に接続され、ＬＥＤ側では照射側シャーシ７２に止め具７９により接続されている。照射側シャーシ７２は止め具７６を介して釣鐘状のケース部６５の内側の係止部７５にも固定されている。放熱部６９がこれら照射側シャーシ７２や内部シャーシ７７に対して固定されることで、その部分からの放熱も可能であり、その放熱効果を高いものにすることができる。
【００３４】
釣鐘状のケース部６５の内側で、空冷ファン６８と放熱部６８のブロックの側部には、定電流をＬＥＤ７０に供給するための基板７３が取り付けらており、その基板７３上には定電流用のＩＣチップ７４が搭載される。この定電流用の基板７３は、内部シャーシ７７のＡＣ／ＤＣスイッチング電源６７側に配置することも可能であるが、このように配置することでＩＣチップ７４を放熱部６９に近接させて放熱を促進させることができ、回路上の安定性が増すことになる。
【００３５】
ＬＥＤ７０は3つ並列して直線状に設けられており、それぞれ高出力のパワーＬＥＤからなる。各ＬＥＤ７０の基端側には、平板状の台座部７１が設けられており、放熱部６９の側面には台座部７１を介して接続する。また、ＬＥＤ７０の光照射側には、透明樹脂カバー６４が釣鐘状のケース部６５の端部に取り付けられている。
【００３６】
ＬＥＤ７０で発生した熱は、放熱部６９を介し、放熱部６９の通路となる空隙６９ｓを介して当該装置の外部に導出されていくことになる。放熱部６９が固定される照射側シャーシ７２は、例えば放熱部６９やケース部６５と同じアルミニウムなどの金属材料であり、ＬＥＤ７０の射出方向から外れた光も反射させる反射鏡として機能し、特に透明樹脂カバー６４に代えて光拡散用のデフューザーを設けた場合に有効である。
【００３７】
このような構造を有するＬＥＤ照明装置は、口金部６１を既存のフィラメント式バルブのソケットなどに螺合させることで、通常のフィラメント式の電球と同様に使用することができ、螺旋部６２と接点部６３との間に電流を流すことで各ＬＥＤ２０を点灯させることができる。螺旋部６２と接点部１３との間に印加される電圧は、例えば交流の１００Ｖであるが、前述のＡＣ／ＤＣスイッチング電源６７で直流の１０〜１２Ｖ程度の電圧に変換してＬＥＤ７０を点灯させる。また、供給される電力の一部は制御回路や空冷ファン６８を作動させるのに使用される。
【００３８】
さらに本実施形態では、空冷のための空気の流れが、空冷ファン６８から放熱部６９に送風する場合に、開口部６６、空冷ファン６８、放熱部６９、反対側の開口部６６の順に空気が流れ、逆に放熱部６９から空冷ファン６８に空気を吸引する場合にも、開口部６６、放熱部６９、空冷ファン６８、反対側の開口部６６の順に空気が流れ、それぞれ直線状に空気が流れることから、その放熱効率を十分に高めることができる。
【００３９】
また、図示を省略しているが、開口部６６の近傍には、脱臭剤や芳香剤などを配置することができ、トイレなどで使用する場合には、その空冷ファン６８による空気の流れを当該ＬＥＤ照明装置の設置場所での臭気の制御に利用できるという利点も得られる。
【００４０】
図１１はパワーＬＥＤの温度と寿命の関係を示した図である。図１１に示すように、ＬＥＤの温度を低く保つ方が、その寿命を長くすることができ、例えば、２．５ｗのパワーＬＥＤを用いた場合で、要求される寿命が５万時間とした場合では、そのＬＥＤの温度を摂氏４７度以下に保つことが必要である。このような観点から、目標となる寿命とＬＥＤのパワーが決まれば、この図１１より、設定すべきＬＥＤの温度が決まり、その目標温度に応じた放熱機構を設計してＬＥＤの長寿命化を図ることができる。
【００４１】
次に、図１２乃至図２０を参照しながら、空冷ファン、放熱部及びＬＥＤからなる本発明の要部のレイアウトパターンを示す。先ず、図１２及び図１３に示すレイアウトは、矩形状の空冷ファン８１の軸上に３つのＬＥＤ８３が配置されており、そのＬＥＤ８３と空冷ファン８１の間に矩形状の放熱部８２が配設されている。図１３に示すように、放熱部８２には、空冷ファン８１の軸方向に空気を流すための６つの開口部８４が形成されており、空冷ファン８１の作動時にはこの部分を通過するように空気が流れて所望の空冷が実現される。
【００４２】
図１４は図１２、１３に示した装置レイアウトの変形例であり、円板上の台座上に３つのＬＥＤ８５が配置され、その軸方向に隣接して放熱部８７と図示しない空冷ファンが取り付けられる。空冷ファンの軸方向に空気を流すために４つ開口した開口部８６が設けられ、所望の空冷が実現される。
【００４３】
また、図１５及び図１６に示すレイアウトは、矩形状の空冷ファン９１の軸上ではなく、矩形状の放熱部９２の側壁に３つずつのＬＥＤ９３が２組配置されている例である。図１６に示すように、放熱部９２には、空冷ファン９１の軸方向に空気を流すための６つの開口部９４が形成されており、空冷ファン９１の作動時にはこの部分を通過するように空気が流れて所望の空冷が実現される。なお、矩形状の放熱部９２の側壁に設けられるＬＥＤは１組でも良く、この場合には図９、図１０に示したＬＥＤ照明装置の構造となる。
【００４４】
図１７は図１５、１６に示した装置レイアウトの変形例であり、円筒状の放熱部９７の周面上に６つのＬＥＤ９５が配置され、円筒状の放熱部９７の軸方向に隣接して図示しない空冷ファンが取り付けられる。空冷ファンの軸方向に空気を流すために４つ開口した開口部９６が設けられ、所望の空冷が実現される。
は１組でも良く、この場合には図９、図１０に示したＬＥＤ照明装置の構造となる。
【００４５】
図１８及び図１９に示すレイアウトは、一対の矩形状の空冷ファン１０１、１０２に挟まれる位置に放熱部１０３が設けられる例であり、矩形状の放熱部１０３の４つの側壁に３つずつのＬＥＤ１０４が４組、合計１２個配置されている例である。図１９に示すように、放熱部１０３には、空冷ファン１０１、１０２の軸方向に空気を流すための６つの開口部１０５が形成されており、空冷ファン１０１、１０２の作動時にはこの部分を通過するように空気が流れて所望の空冷が実現される。空冷ファン１０１、１０２は同じ方向に空気を流すように回転されるものであり、一方が放熱部１０３に対して送風し、他方が放熱部１０３からの空気を外部に導く。
【００４６】
図２０は図１８、１９に示した装置レイアウトの変形例であり、円筒状の放熱部１０６の周面上に１０個のＬＥＤ１０７が配置され、円筒状の放熱部１０６の軸方向には隣接して図示しない一対の空冷ファンが取り付けられる。空冷ファンの軸方向に空気を流すために４つ開口した開口部１０８が設けられ、所望の空冷が実現される。
【００４７】
上述のような構造を有する本実施形態のＬＥＤ照明装置は、発光時に熱の発生を伴うＬＥＤが放熱器に接続する構造とされ、空冷ファンによってＬＥＤで発生した熱を放熱器を介して放出することができる。このため熱によって素子の寿命が短くなることを未然に防止することができる。
【００４８】
また、本実施形態のＬＥＤ照明装置によれば、ケース部の外側にはフード部を設けることができ、該フード部により雨水の浸入などを防止することができる。また、フード部とケース部の間の空隙を狭くすることで、流れる空気の速度を高めることができ、放熱作用を良好にすることができる。
【００４９】
本実施形態のＬＥＤ照明装置の他の例によれば、そのレイアウトからそれぞれ直線状に空冷用の空気を流すことができ、その放熱効率を十分に高めることができる。また、開口部の近傍に脱臭剤や芳香剤などを配置することができ、空冷ファンによる空気の流れを当該ＬＥＤ照明装置の設置場所での臭気の制御に利用できるという利点も得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態にかかるＬＥＤ照明装置を一部切り欠いて示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の断面構造図である。
【図３】本発明の実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の断面構造図であって、空冷時の空気の流れの一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の断面構造図であって、空冷時の空気の流れの他の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の断面構造図であって、空冷時の空気の流れのさらの他の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の制御系統の一例を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の制御系統の他の一例を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の制御系統のさらに他の一例を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施形態にかかる他のＬＥＤ照明装置を一部切り欠いて示す斜視図である。
【図１０】図９に示すＬＥＤ照明装置の断面構造図である。
【図１１】パワーＬＥＤの温度と寿命の関係を示す特性図である。
【図１２】空冷ファン、放熱部及びＬＥＤからなる本発明の要部のレイアウトパターンの一例を示す図である。
【図１３】図１２の装置レイアウトをファンの軸方向から見たレイアウト図である。
【図１４】図１２の装置レイアウトの変形例を示す図である。
【図１５】空冷ファン、放熱部及びＬＥＤからなる本発明の要部のレイアウトパターンの他の一例を示す図である。
【図１６】図１５の装置レイアウトをファンの軸方向から見たレイアウト図である。
【図１７】図１５の装置レイアウトの変形例を示す図である。
【図１８】空冷ファン、放熱部及びＬＥＤからなる本発明の要部のレイアウトパターンのさらに他の一例を示す図である。
【図１９】図１８の装置レイアウトをファンの軸方向から見たレイアウト図である。
【図２０】図１８の装置レイアウトの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０ ＬＥＤ照明装置
１１ 口金部
１２ 螺旋部
１３ 接点部
１４ ケース部
１５ フード部
１６ 開口部
１７ 電子回路部
１８ 空冷ファン
１９ 放熱器
２０ ＬＥＤ
２１ 台座部
２２ センサー
２３ 照射側ケース部
２５ 開口部
３１ 電極
３２ ＡＣ／ＤＣコンバーター
３３ 制御回路
３４ 電流制御部
３５ センサー
３６ ＬＥＤ
３７ 放熱器
３８ ＤＣファン
４１ 電極
４３ 制御回路
４４ 電流制御部
４５ センサー
４６ ＬＥＤ
４７ 放熱器
４８ ＤＣファン
５１ 電極
５２ ＡＣ／ＤＣコンバーター
５３ 制御回路
５４ 電流制御部
５５ センサー
５６ ＬＥＤ
５７ 放熱器
５８ ＤＣファン
６０ ＬＥＤ照明装置
６１ 口金部
６２ 螺旋部
６３ 接点部
６５ ケース部
６６ 開口部
６７ ＡＣ／ＤＣスイッチング電源
６８ 空冷ファン
６９ 放熱器
７０ ＬＥＤ
７１ 台座部
７２ 照射側シャーシ
７３ 基板
７４ ＩＣチップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明用光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたＬＥＤ照明装置に関し、特に電灯用のソケットに装着して使用できるＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明用ランプとして、光源にタングステンフィラメントや各種ガス、蛍光放電を行う既存の電球、蛍光灯に代えて、寿命が長く省電力化が可能で、環境性能の良さが期待できる将来の理想的な光源として半導体ＬＥＤを用いた照明装置が普及しつつある。
【０００３】
このようなＬＥＤによる幾つかの利点を備えた照明装置を、電飾以外の電力の大きな照明用ランプとして活用する場合には、１つの方式として既存のフィラメント式バルブのソケットにそのまま差し込んで使用できるものが、電源供給のための装置を既存のものからそのまま転用できるために便利である。既存のフィラメント式バルブのソケットにそのまま差し込んで使用できるＬＥＤ照明装置としては、従来より、幾つかの例が知られており、発光ダイオードに電源を供給する電源部に電源を供給するための接続部を電球用の口金と同形状とし、既存の照明器具へ取り付け可能としたもの（例えば、特許文献１参照。）が知られている。
【０００４】
また、機器のインジケーターや携帯電話機のバックライト照明用や電飾用として使用されている砲弾型、チップ型の如き小型のＬＥＤでは、その消費電力が約０．０７Ｗ程度と低いため発熱も微量であり殆どが無視できる程度のものであったが、ランプ照明用として十分な明るさを得るためのパワーＬＥＤではその発熱量も大きく、その放熱対策も必要である。このような発熱の問題に対処するための構造として、ペルチェ素子のような冷却素子を放熱板と共に用いた構造の照明装置も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２０２８６４号公報
【特許文献２】特開２００５−７７４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ペルチェ素子を用いた場合には、それだけ機構が複雑化すると共にその制御回路なども必要であり、部品も比較的に高価であるため、照明装置全体としての価格が高騰するおそれがある。
【０００７】
一般的に、ＬＥＤからの発熱量は、消費電力のおよそ７０％にも達するが、単体でも定格１Ｗ〜５ＷのパワーＬＥＤでは、駆動時に約１００℃を超えることになり、周囲への温度の影響が無視できないものとなる。さらに、このパワーＬＥＤからの発熱によりＬＥＤ自体の寿命が極端に低下する傾向があり、寿命が電球に比べて長いという特徴を十分に生かすことができない。
【０００８】
このようなパワーＬＥＤに対して放熱器を用いることで、寿命を長くすることも可能であるが、放熱板のような装置では自然放熱によることから放熱器自体が大型化してしまい、既存のフィラメント式バルブのソケットにそのまま差し込んで使用する用途においては眼限界がある。例えば、約４０℃以下にＬＥＤの温度を保とうとする場合、自然冷却型の放熱器を用いるときでは汎用アルミ板で約３０ｃｍ２／Ｗにも達し、ランプ製品化の際には小型化やデザイン性を阻害し、実用性に優れた照明装置を得ることが困難となる。また、比較的に大型の放熱板や放熱フィンなどを形成した場合では、屋外で使用する場合においては大型の放熱板や放熱フィンを具備しながら防水する技術も考慮する必要が生ずる。
【０００９】
そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑み、小型で既存の照明設備に容易に適用でき、発熱の問題を解決しながら長寿命化を実現するようなＬＥＤ照明装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の技術的な課題を解決するため、本発明のＬＥＤ照明装置は、所要のソケットに装着可能な口金部と、発光ダイオードを配してなる発光部と、前記発光部を搭載させると共に前記口金部を外部に突出させるように設けられ前記発光部及び前記口金部を一体とするケースと、前記ケース内で前記発光部の発光面の裏面側に配設された空冷ファンと、前記ケースに開口され前記空冷ファンとの間で空気を導入若しくは導出する開口部とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の好適な実施の形態によれば、発光ダイオードの一例としては、定格１Ｗ〜５Ｗ或いはそれ以上の高電力なパワーＬＥＤを用いることができ、その形状は発光部を構成して前記ケースに搭載できる形状であれば如何なるものでも良い。発光部がケースに搭載される状態は、発光部の全体が内部に位置するようなものに限定されず、ケースの照射面側に直接若しくは間接に取り付けられるようなものも含む。所要のソケットは、
一例として既存のフィラメント式バルブのソケットが挙げられるが、これに限定されず種々の汎用のソケットや個別の仕様のソケットなど種々のソケットを含むものである。また、空冷ファンは放熱部を介して前記発光部の発光面の裏面側に配設される構造であっても良い。また、発光部の近傍には温度センサーが配設され、その温度センサーからの信号に基づき前記空冷ファンが制御されるようにしても良い。さらに、空冷ファンを制御するための回路部は、前記ケースの内側であって前記口金部と前記発光部の間に搭載されるように構成することもできる。
【００１２】
また、本発明の他のＬＥＤ照明装置は、所要のソケットに装着可能な口金部と、発光ダイオードを配してなる発光部と、前記発光部を搭載させると共に前記口金部を外部に突出させるように設けられ前記発光部及び前記口金部を一体とするケースと、前記ケース内に配されたセンサーと、前記ケース内に配され前記センサーからの信号に応じた制御を行う制御部とを有することを特徴とする。
本発明の好適な実施の形態によれば、前記センサーは、人などの接近を感知する人センサー、明るさを検知する明暗センサー、振動を感知する振動センサー、リモートコントローラーからの信号を感知するリモコンセンサーのうち選ばれた１つまたは複数のセンサーとすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＬＥＤ照明装置によれば、ケースに開口され前記空冷ファンとの間で空気を導入若しくは導出する開口部を有し、前記空冷ファンを作動させた際には、空気が開口部を通過して流れるようにすることができ、ケース内で発光部の近傍における放熱を図ることができる。また、本発明のＬＥＤ照明装置によれば、所要のソケットに装着可能な口金を用いて電力供給を受けるため、既存の照明設備をそのまま使用する形式で、既存の電灯をＬＥＤ照明装置に置き換えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明にかかる好適な実施形態であるＬＥＤ照明装置について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は本実施形態のＬＥＤ照明装置の斜視図であり、図２はその実施形態のＬＥＤ照明装置の断面図である。図1及び図２に示すように、本実施形態のＬＥＤ照明装置１０は、一端側に既存のフィラメント式バルブのソケットなどに螺合する口金部１１を有しており、口金部１１の先端には接点部１３が設けられ、口金部１１の略円筒状の周面には、ソケットの螺旋状の溝に螺合するための螺旋部１２が形成されている。ＬＥＤ照明装置１０の他端側は、ＬＥＤ２０の光照射側となる。
口金部１１の軸方向、接点部１３の反対側には略円筒状でフェノール樹脂などの耐熱性合成樹脂からなるケース部１４が接続され、さらにそのケース部１４の外側には水滴、雨水などの浸入を未然に防止するためのアルミニウム或いはその他の金属製、もしくは樹脂製の円筒状のフード部１５が形成されている。ケース部１４とフード部１５は共に円筒状であり、ケース部１４の外周面とフード部１５の内周面は所定の間隔で離間し、ケース部１４とフード部１５は同軸に配設される。
【００１６】
本実施形態のＬＥＤ照明装置１０では、後述するように、光源としてフィラメント式電球に比較して容積が小さくて済む発光ダイオードを用いることから、ケース部１４の内部には制御回路などの電子回路部１７を配置することができ、さらにケース部１４の内部は中空にされる。ケース部１４の周面には、ケース部１４の内部に空気を導入若しくはケース部１４の内部から空気を導出する複数の開口部１６が開口されている。各開口部１６は略矩形状の長孔であり、ケース部１４の周面を貫通するように設けられている。開口部１６はケース部１４の周面に一列分、略等間隔で設けられており、開口部１６の内側ではケース部１４が中空とされ十分に空気が流通する空間が確保されている。開口部１６の外側には、フード部１５が離間して覆うように配設されており、フード部１５とケース部１４の周面の狭い隙間を空気が流通するために空気の流速を高めて放熱効率を上げることも可能である。
【００１７】
ケース部１４の内部で、前述した口金部１１と反対側の端部には小型の空冷ファン１８が取り付けられており、この空冷ファン１８に電流を与えることでローターが回転して、周囲に放熱のための空気の流れを作ることができる。この空冷ファン１８は、ファンの軸がケース部１４の中心と同軸となるように設けられており、ファンの回転時に作られた空気はケース部１４の周面に設けられた複数の開口部１６を通過するように流れることになる。
【００１８】
空冷ファン１８の光照射側には、アルミニウムなどの金属板からなる放熱器１９が該空冷ファン１８に接するように設けられている。放熱器１９は、熱を伝導する板部材を組み合わせて複数の空気の通路を備えた構造を有し、該板部材の表面を空冷ファン１８の作動に応じて空気が流れ、放熱部１９の表面から熱を奪うことになる。この放熱器１９は次に説明するＬＥＤ２０の裏面側に接しており、ＬＥＤ２０で発生した熱は容易に放熱器１９に到達し、該放熱器１９で空冷される。
【００１９】
ＬＥＤ２０は3つ並列して直線状に設けられており、それぞれ高出力のパワーＬＥＤからなる。各ＬＥＤ２０の基端側には、平板状の台座部２１が設けられており、放熱器１９には台座部２１を介して接続する。放熱器１９の光照射側は矩形状の空気の導入若しくは導出口となっており、空冷ファン１８の作動に応じて流れる空気はＬＥＤ２０の近傍を通過する。また、ＬＥＤ２０の側方には、センサー２２が設けられており、このセンサー２２は人センサーとして機能すると共に日没センサーや明るさセンサーとしても機能することが可能である。また、温度センサーとしても機能させることも可能である。センサー２２は口金部１２に隣接する電子回路部１７に接続され、該電子回路部１７各種回路に信号を送るように構成されている。
【００２０】
これらＬＥＤ２０はケース部１４と同径でケース部１４を延長させた形状の照射側ケース部２３の内部に納められており、照射側ケース部２３の端部は円形状の開口部２５を有しており、その開口部２５からＬＥＤ２０で発生した光が射出される。照射側ケース部２３とケース部１４は螺合若しくは接続片が嵌合するような構造で接続する構成とすることができ、内部の部品を交換する場合は照射側ケース部２３とケース部１４を分けて交換作業することが可能である。
【００２１】
概ね以上のような構造を有する本実施形態のＬＥＤ照明装置は、口金部１１を既存のフィラメント式バルブのソケットなどに螺合させることで、通常のフィラメント式の電球と同様に使用することができ、螺旋部１２を有する口金部１１と接点部１３との間に電流を流すことで各ＬＥＤ２０を点灯させることができる。螺旋部１２と接点部１３との間に印加される電圧は、例えば交流の１００Ｖであるが、前記電子回路部１７で直流の１０〜１２Ｖ程度の電圧に変換してＬＥＤ２０を点灯させる。また、供給される電力の一部は制御回路や空冷ファン１８を作動させるのに使用される。
【００２２】
図3乃至図５は、空冷ファン１８を作動させた場合の空気の流れを説明するものであり、図３、図４がフード部なしの場合、図５がフード部ありの場合の例示である。図３の例では、ＬＥＤ２０側が吸気側となり、ケース部１４の開口部１６が排気側となる空気の流れパターンを示している。図４で逆にケース部１４の開口部１６が吸気側となり、ＬＥＤ２０側が排気側となる空気の流れパターンを示している。図５は図４の空気の流れと同様に、ＬＥＤ２０側が排気側となる空気の流れパターンを示しており、さらに開口部１６の外側にはフード部１５が取り付けられており、当該ＬＥＤＥ照明装置の外部からの吸気はフード部１５とケース部１４の間にリング状の隙間を介して行われることを示している。また、図示を省略しているが、図５の例で吸気側と排気側を反対にすることも可能である。
【００２３】
これらの空気の流れは空冷ファン１８の作動により発生し、通常はＬＥＤ２０の点灯時には、例えば図５に示すような空気の流れを発生させて、ＬＥＤ２０で発生した熱を放出するようにすることができる。空冷ファン１８の回転数などは常に一定とすることも可能であり、温度センサーなどに応じて回転数を制御したり、回転そのものを断続的に制御するようにしても良い。
【００２４】
図６乃至図８は、それぞれ本実施形態のＬＥＤ照明装置の回路構成例のブロック図である。図６に示すＬＥＤ照明装置の回路構成例は交流を直流に変換するコンバーターを有する例である。図１に示した口金部１１の部材で電極３１が構成され、この電極３１には通常の家庭での電灯線の電圧である交流の例えば１００Ｖが供給される。この電極３１からの１００Ｖは、次にＡＣ／ＤＣコンバーター３２に供給され、例えば直流の１２Ｖに変換される。このＡＣ／ＤＣコンバーター３２の出力電流は、制御回路３３、電流制御部３４、及び図１の空冷ファン１８に該当するＤＣファン３８に供給される。
【００２５】
制御回路３３はセンサー３５からの信号を受けて、電流制御部３４にＬＥＤ３６を点滅制御するための信号を出す回路である。例えばセンサー３５が人センサーである場合には、当該ＬＥＤ照明装置に人が近づいたところで、センサー３５から制御回路３３に検知信号が出され、その検知信号に応じてスイッチとして機能する電流制御部３４がＯＮとなり、ＡＣ／ＤＣコンバーター３２からの直流電流がＬＥＤ３６を流れるように構成される。ＬＥＤ３６の部分はＬＥＤの動作電流が確保できるものであれば、直列でも良く、並列或いはその組み合わせで複数の発光素子を点灯させるものであっても良い。
【００２６】
このＬＥＤ３６には、図１の放熱器１９に該当する放熱器３７を介してＤＣファン３８が対面する。ＤＣファン３８にはＡＣ／ＤＣコンバーター３２からの直流電流が供給されており、常に放熱器３７に対して吸気若しくは排気する方向の送風を行っている。従って、ＬＥＤ３６の点灯時間が長くなり、ＬＥＤ３６の発熱が問題になる場合でも放熱器３７を介して効率の良い放熱が実現され、熱による寿命の劣化などを未然に防止することができる。
【００２７】
センサー３５は、例えば人などの接近を感知する人センサーが用いられるが、センサー３５は、明るさを検知する明暗センサー、振動を感知する振動センサー、リモートコントローラーからの信号を感知するリモコンセンサーのうち選ばれた１つまたは複数のセンサーを用いることもできる。また、センサー３５からの信号に応じてＯＮとＯＦＦの切り替えを行うのではなく、電流量を調整して明るく光る状態と暗く光る状態を制御するようにしても良く、電流量の制御により発光波長を制御するようにすることも可能である。
【００２８】
図７は電極４１に直流の１２Ｖ若しくは２４Ｖが与えられる例であり、この直流電圧が電極４１から制御回路４３、電流制御部４４、及びＤＣファン４８に供給される。ＤＣファン４８は、常に放熱器４７に対して吸気若しくは排気する方向の送風を行っており、放熱器４７を介して流れる空気によりＬＥＤ４６を冷却する。制御回路４３は、センサー４５からの信号に応じて、ＬＥＤ４６に供給される電流を制御するための電流制御部４４を制御する。センサー４５は、例えば人センサーが用いられるが、他のセンサーでも良い。
【００２９】
図８は更に他の例であり、電極５１には通常の家庭での電灯線の電圧である交流の例えば１００Ｖが供給され、電極５１からの１００Ｖは、次にＡＣ／ＤＣコンバーター５２に供給されて例えば直流の１２Ｖに変換される。ＡＣ／ＤＣコンバーター５２の出力は制御回路５３と電流制御部５４に出力される。電流制御部５４の出力は、ＬＥＤ５６に供給される。センサー５５は例えば温度センサーであり、ＬＥＤ５６の周囲の温度を検知して制御回路５３に信号を送る。ＬＥＤ５６は放熱器５７に機械的に接続しており、その放熱器５７に接続するように空冷用のＤＣファン５８が設けられている。従って、ＬＥＤ５６を点灯状態にした場合に、温度センサーであるセンサー５５が温度を検知し、制御回路５３によりＬＥＤ５６の周囲の温度が高いと判断された場合には電流制御部５４の出力を熱の放出の小さな電流値の電流に切り替えたり、ＤＣファン４８を作動させて放熱器５７を介して放熱を行ったりすることができる。ＤＣファン４８を常に動作させなくとも良いため、電力消費を更に抑えることも可能である。
【００３０】
図９は本発明のＬＥＤ照明装置の他の実施形態を一部破断して示す斜視図であり、図１０はその実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の断面図である。本実施形態のＬＥＤ照明装置６０は、一端側に既存のフィラメント式バルブのソケットなどに螺合する口金部６１を有しており、口金部１１の先端には接点部６３が設けられ、口金部１１の略円筒状の周面には、ソケットの螺旋状の溝に螺合するための螺旋部６２が形成されている。ＬＥＤ照明装置１０の他端側は、ＬＥＤ７０の光照射側となる。
【００３１】
このような口金部６１からＬＥＤ７０側に向かってやや径大となるような釣鐘状のケース部６５が装置の外周部を覆うように設けられている。図２に示すように、ケース部６５の内部には、口金部６１側から供給された交流電流を直流電流に変換するＡＣ／ＤＣスイッチング電源６７が板状の内部シャーシ７７に止め具７８を介して取り付けられており、その内部シャーシ７７の光照射側には、空冷ファン６８と放熱部６９が一体のブロックとして取り付けられている。
【００３２】
ケース部６５の周面には、ケース部６５の軸方向を延長方向とする複数の短冊状のスリットからなる開口部６６が設けられている。これら開口部６６の位置は、釣鐘状のケース部６５のＬＥＤ７０側端部に近い領域であり、周面の一部に集中的に設けられており、そのケース部６５の中心を挟んで反対側にも集中的に設けられている。開口部６６の位置は、後述するように、本実施形態では空冷の空気の流れがケース部６５の軸方向とは垂直の方向となるため、空冷ファン６８と放熱部６８のブロックの空気の出入り口となる周面の一部にそれぞれ集中的に設けられる。
【００３３】
空冷ファン６８は略矩形状のプラスチック製のフレーム内に、回転するファンを備えた構造を有しており、この空冷ファン６８に電流を与えることでローターが回転して、周囲に放熱のための空気の流れを作ることができる。この空冷ファン６８は、ファンの軸がケース部６５の軸方向とは垂直となるように設けられており、ファンの回転時に作られた空気はケース部６５の周面に設けられた複数の開口部６６を通過するように流れることになる。放熱部６９は、略矩形状の構造を有し、複数の板を離間して重ねた構造を有しており、板の間の複数の空隙部６９ｓが空気の通路として機能し、放熱部６９の熱がその空気の通路を介して当該装置の外部に導出されていくことになる。放熱部６９は、その口金部側で内部シャーシ７７に接続され、ＬＥＤ側では照射側シャーシ７２に止め具７９により接続されている。照射側シャーシ７２は止め具７６を介して釣鐘状のケース部６５の内側の係止部７５にも固定されている。放熱部６９がこれら照射側シャーシ７２や内部シャーシ７７に対して固定されることで、その部分からの放熱も可能であり、その放熱効果を高いものにすることができる。
【００３４】
釣鐘状のケース部６５の内側で、空冷ファン６８と放熱部６８のブロックの側部には、定電流をＬＥＤ７０に供給するための基板７３が取り付けらており、その基板７３上には定電流用のＩＣチップ７４が搭載される。この定電流用の基板７３は、内部シャーシ７７のＡＣ／ＤＣスイッチング電源６７側に配置することも可能であるが、このように配置することでＩＣチップ７４を放熱部６９に近接させて放熱を促進させることができ、回路上の安定性が増すことになる。
【００３５】
ＬＥＤ７０は3つ並列して直線状に設けられており、それぞれ高出力のパワーＬＥＤからなる。各ＬＥＤ７０の基端側には、平板状の台座部７１が設けられており、放熱部６９の側面には台座部７１を介して接続する。また、ＬＥＤ７０の光照射側には、透明樹脂カバー６４が釣鐘状のケース部６５の端部に取り付けられている。
【００３６】
ＬＥＤ７０で発生した熱は、放熱部６９を介し、放熱部６９の通路となる空隙６９ｓを介して当該装置の外部に導出されていくことになる。放熱部６９が固定される照射側シャーシ７２は、例えば放熱部６９やケース部６５と同じアルミニウムなどの金属材料であり、ＬＥＤ７０の射出方向から外れた光も反射させる反射鏡として機能し、特に透明樹脂カバー６４に代えて光拡散用のデフューザーを設けた場合に有効である。
【００３７】
このような構造を有するＬＥＤ照明装置は、口金部６１を既存のフィラメント式バルブのソケットなどに螺合させることで、通常のフィラメント式の電球と同様に使用することができ、螺旋部６２と接点部６３との間に電流を流すことで各ＬＥＤ２０を点灯させることができる。螺旋部６２と接点部１３との間に印加される電圧は、例えば交流の１００Ｖであるが、前述のＡＣ／ＤＣスイッチング電源６７で直流の１０〜１２Ｖ程度の電圧に変換してＬＥＤ７０を点灯させる。また、供給される電力の一部は制御回路や空冷ファン６８を作動させるのに使用される。
【００３８】
さらに本実施形態では、空冷のための空気の流れが、空冷ファン６８から放熱部６９に送風する場合に、開口部６６、空冷ファン６８、放熱部６９、反対側の開口部６６の順に空気が流れ、逆に放熱部６９から空冷ファン６８に空気を吸引する場合にも、開口部６６、放熱部６９、空冷ファン６８、反対側の開口部６６の順に空気が流れ、それぞれ直線状に空気が流れることから、その放熱効率を十分に高めることができる。
【００３９】
また、図示を省略しているが、開口部６６の近傍には、脱臭剤や芳香剤などを配置することができ、トイレなどで使用する場合には、その空冷ファン６８による空気の流れを当該ＬＥＤ照明装置の設置場所での臭気の制御に利用できるという利点も得られる。
【００４０】
図１１はパワーＬＥＤの温度と寿命の関係を示した図である。図１１に示すように、ＬＥＤの温度を低く保つ方が、その寿命を長くすることができ、例えば、２．５ｗのパワーＬＥＤを用いた場合で、要求される寿命が５万時間とした場合では、そのＬＥＤの温度を摂氏４７度以下に保つことが必要である。このような観点から、目標となる寿命とＬＥＤのパワーが決まれば、この図１１より、設定すべきＬＥＤの温度が決まり、その目標温度に応じた放熱機構を設計してＬＥＤの長寿命化を図ることができる。
【００４１】
次に、図１２乃至図２０を参照しながら、空冷ファン、放熱部及びＬＥＤからなる本発明の要部のレイアウトパターンを示す。先ず、図１２及び図１３に示すレイアウトは、矩形状の空冷ファン８１の軸上に３つのＬＥＤ８３が配置されており、そのＬＥＤ８３と空冷ファン８１の間に矩形状の放熱部８２が配設されている。図１３に示すように、放熱部８２には、空冷ファン８１の軸方向に空気を流すための６つの開口部８４が形成されており、空冷ファン８１の作動時にはこの部分を通過するように空気が流れて所望の空冷が実現される。
【００４２】
図１４は図１２、１３に示した装置レイアウトの変形例であり、円板上の台座上に３つのＬＥＤ８５が配置され、その軸方向に隣接して放熱部８７と図示しない空冷ファンが取り付けられる。空冷ファンの軸方向に空気を流すために４つ開口した開口部８６が設けられ、所望の空冷が実現される。
【００４３】
また、図１５及び図１６に示すレイアウトは、矩形状の空冷ファン９１の軸上ではなく、矩形状の放熱部９２の側壁に３つずつのＬＥＤ９３が２組配置されている例である。図１６に示すように、放熱部９２には、空冷ファン９１の軸方向に空気を流すための６つの開口部９４が形成されており、空冷ファン９１の作動時にはこの部分を通過するように空気が流れて所望の空冷が実現される。なお、矩形状の放熱部９２の側壁に設けられるＬＥＤは１組でも良く、この場合には図９、図１０に示したＬＥＤ照明装置の構造となる。
【００４４】
図１７は図１５、１６に示した装置レイアウトの変形例であり、円筒状の放熱部９７の周面上に６つのＬＥＤ９５が配置され、円筒状の放熱部９７の軸方向に隣接して図示しない空冷ファンが取り付けられる。空冷ファンの軸方向に空気を流すために４つ開口した開口部９６が設けられ、所望の空冷が実現される。
は１組でも良く、この場合には図９、図１０に示したＬＥＤ照明装置の構造となる。
【００４５】
図１８及び図１９に示すレイアウトは、一対の矩形状の空冷ファン１０１、１０２に挟まれる位置に放熱部１０３が設けられる例であり、矩形状の放熱部１０３の４つの側壁に３つずつのＬＥＤ１０４が４組、合計１２個配置されている例である。図１９に示すように、放熱部１０３には、空冷ファン１０１、１０２の軸方向に空気を流すための６つの開口部１０５が形成されており、空冷ファン１０１、１０２の作動時にはこの部分を通過するように空気が流れて所望の空冷が実現される。空冷ファン１０１、１０２は同じ方向に空気を流すように回転されるものであり、一方が放熱部１０３に対して送風し、他方が放熱部１０３からの空気を外部に導く。
【００４６】
図２０は図１８、１９に示した装置レイアウトの変形例であり、円筒状の放熱部１０６の周面上に１０個のＬＥＤ１０７が配置され、円筒状の放熱部１０６の軸方向には隣接して図示しない一対の空冷ファンが取り付けられる。空冷ファンの軸方向に空気を流すために４つ開口した開口部１０８が設けられ、所望の空冷が実現される。
【００４７】
上述のような構造を有する本実施形態のＬＥＤ照明装置は、発光時に熱の発生を伴うＬＥＤが放熱器に接続する構造とされ、空冷ファンによってＬＥＤで発生した熱を放熱器を介して放出することができる。このため熱によって素子の寿命が短くなることを未然に防止することができる。
【００４８】
また、本実施形態のＬＥＤ照明装置によれば、ケース部の外側にはフード部を設けることができ、該フード部により雨水の浸入などを防止することができる。また、フード部とケース部の間の空隙を狭くすることで、流れる空気の速度を高めることができ、放熱作用を良好にすることができる。
【００４９】
本実施形態のＬＥＤ照明装置の他の例によれば、そのレイアウトからそれぞれ直線状に空冷用の空気を流すことができ、その放熱効率を十分に高めることができる。また、開口部の近傍に脱臭剤や芳香剤などを配置することができ、空冷ファンによる空気の流れを当該ＬＥＤ照明装置の設置場所での臭気の制御に利用できるという利点も得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態にかかるＬＥＤ照明装置を一部切り欠いて示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の断面構造図である。
【図３】本発明の実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の断面構造図であって、空冷時の空気の流れの一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の断面構造図であって、空冷時の空気の流れの他の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の断面構造図であって、空冷時の空気の流れのさらの他の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の制御系統の一例を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の制御系統の他の一例を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の制御系統のさらに他の一例を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施形態にかかる他のＬＥＤ照明装置を一部切り欠いて示す斜視図である。
【図１０】図９に示すＬＥＤ照明装置の断面構造図である。
【図１１】パワーＬＥＤの温度と寿命の関係を示す特性図である。
【図１２】空冷ファン、放熱部及びＬＥＤからなる本発明の要部のレイアウトパターンの一例を示す図である。
【図１３】図１２の装置レイアウトをファンの軸方向から見たレイアウト図である。
【図１４】図１２の装置レイアウトの変形例を示す図である。
【図１５】空冷ファン、放熱部及びＬＥＤからなる本発明の要部のレイアウトパターンの他の一例を示す図である。
【図１６】図１５の装置レイアウトをファンの軸方向から見たレイアウト図である。
【図１７】図１５の装置レイアウトの変形例を示す図である。
【図１８】空冷ファン、放熱部及びＬＥＤからなる本発明の要部のレイアウトパターンのさらに他の一例を示す図である。
【図１９】図１８の装置レイアウトをファンの軸方向から見たレイアウト図である。
【図２０】図１８の装置レイアウトの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０ ＬＥＤ照明装置
１１ 口金部
１２ 螺旋部
１３ 接点部
１４ ケース部
１５ フード部
１６ 開口部
１７ 電子回路部
１８ 空冷ファン
１９ 放熱器
２０ ＬＥＤ
２１ 台座部
２２ センサー
２３ 照射側ケース部
２５ 開口部
３１ 電極
３２ ＡＣ／ＤＣコンバーター
３３ 制御回路
３４ 電流制御部
３５ センサー
３６ ＬＥＤ
３７ 放熱器
３８ ＤＣファン
４１ 電極
４３ 制御回路
４４ 電流制御部
４５ センサー
４６ ＬＥＤ
４７ 放熱器
４８ ＤＣファン
５１ 電極
５２ ＡＣ／ＤＣコンバーター
５３ 制御回路
５４ 電流制御部
５５ センサー
５６ ＬＥＤ
５７ 放熱器
５８ ＤＣファン
６０ ＬＥＤ照明装置
６１ 口金部
６２ 螺旋部
６３ 接点部
６５ ケース部
６６ 開口部
６７ ＡＣ／ＤＣスイッチング電源
６８ 空冷ファン
６９ 放熱器
７０ ＬＥＤ
７１ 台座部
７２ 照射側シャーシ
７３ 基板
７４ ＩＣチップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所要のソケットに装着可能な口金部と、
発光ダイオードを配してなる発光部と、
前記発光部を搭載させると共に前記口金部を外部に突出させるように設けられ前記発光部及び前記口金部を一体とするケースと、
前記ケース内で前記発光部の発光面の裏面側に配設された空冷ファンと、
前記ケースに開口され前記空冷ファンとの間で空気を導入若しくは導出する開口部とを有することを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
前記発光ダイオードはパワーＬＥＤであることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
前記空冷ファンは放熱部を介して前記発光部の発光面の裏面側に配設されることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
前記発光部の近傍にはセンサーが配設され、そのセンサーからの信号に基づき前記空冷ファンが制御されることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
前記空冷ファンを制御するための回路部は、前記ケースの内側であって前記口金部と前記発光部の間に搭載されることを特徴とする請求項４記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
前記ケースの外側に空隙を以って前記開口部を覆うように配されるフードが設けられることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項７】
所要のソケットに装着可能な口金部と、
発光ダイオードを配してなる発光部と、
前記発光部を搭載させると共に前記口金部を外部に突出させるように設けられ前記発光部及び前記口金部を一体とするケースと、
前記ケース内で前記発光部の発光面の裏面側に配設された放熱部と、
前記放熱部にケース内で接続する空冷ファンと、
前記ケースに開口され前記空冷ファンとの間で空気を導入若しくは導出する開口部とを有することを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項８】
前記放熱部には、前記空冷ファンの作動によって導入される空気の通路が形成されていることを特徴とする請求項７記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項９】
前記空冷ファンは前記放熱部と密着して固定され、前記放熱部を通過する空気の通路の延長方向は、前記空冷ファンの回転軸の延長方向と実質的に同じ方向とされることを特徴とする請求項８記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１０】
所要のソケットに装着可能な口金部と、
発光ダイオードを配してなる発光部と、
前記発光部を搭載させると共に前記口金部を外部に突出させるように設けられ前記発光部及び前記口金部を一体とするケースと、
前記ケース内に配されたセンサーと、
前記ケース内に配され前記センサーからの信号に応じた制御を行う制御部とを有することを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項１１】
前記センサーは、人などの接近を感知する人センサー、明るさを検知する明暗センサー、振動を感知する振動センサー、リモートコントローラーからの信号を感知するリモコンセンサーのうち選ばれた１つまたは複数のセンサーであることを特徴とする請求項１０記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１２】
前記開口部の近傍に脱臭剤若しくは芳香剤が装着されることを特徴とする請求項１、７、もしくは１２記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１】
所要のソケットに装着可能な口金部と、
発光ダイオードを配してなる発光部と、
前記発光部を搭載させると共に前記口金部を外部に突出させるように設けられ前記発光部及び前記口金部を一体とするケースと、
前記ケース内で前記発光部の発光面の裏面側に配設された空冷ファンと、
前記ケースに開口され前記空冷ファンとの間で空気を導入若しくは導出する開口部とを有することを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
前記発光ダイオードはパワーＬＥＤであることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
前記空冷ファンは放熱部を介して前記発光部の発光面の裏面側に配設されることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
前記発光部の近傍にはセンサーが配設され、そのセンサーからの信号に基づき前記空冷ファンが制御されることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
前記空冷ファンを制御するための回路部は、前記ケースの内側であって前記口金部と前記発光部の間に搭載されることを特徴とする請求項４記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
前記ケースの外側に空隙を以って前記開口部を覆うように配されるフードが設けられることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項７】
所要のソケットに装着可能な口金部と、
発光ダイオードを配してなる発光部と、
前記発光部を搭載させると共に前記口金部を外部に突出させるように設けられ前記発光部及び前記口金部を一体とするケースと、
前記ケース内で前記発光部の発光面の裏面側に配設された放熱部と、
前記放熱部にケース内で接続する空冷ファンと、
前記ケースに開口され前記空冷ファンとの間で空気を導入若しくは導出する開口部とを有することを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項８】
前記放熱部には、前記空冷ファンの作動によって導入される空気の通路が形成されていることを特徴とする請求項７記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項９】
前記空冷ファンは前記放熱部と密着して固定され、前記放熱部を通過する空気の通路の延長方向は、前記空冷ファンの回転軸の延長方向と実質的に同じ方向とされることを特徴とする請求項８記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１０】
所要のソケットに装着可能な口金部と、
発光ダイオードを配してなる発光部と、
前記発光部を搭載させると共に前記口金部を外部に突出させるように設けられ前記発光部及び前記口金部を一体とするケースと、
前記ケース内に配されたセンサーと、
前記ケース内に配され前記センサーからの信号に応じた制御を行う制御部とを有することを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項１１】
前記センサーは、人などの接近を感知する人センサー、明るさを検知する明暗センサー、振動を感知する振動センサー、リモートコントローラーからの信号を感知するリモコンセンサーのうち選ばれた１つまたは複数のセンサーであることを特徴とする請求項１０記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１２】
前記開口部の近傍に脱臭剤若しくは芳香剤が装着されることを特徴とする請求項１、７、もしくは１２記載のＬＥＤ照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００８−１９８４７８（Ｐ２００８−１９８４７８Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２２０４（Ｐ２００７−３２２０４）
【出願日】平成１９年２月１３日（２００７．２．１３）
【出願人】（５０５００１９８２）株式会社大和ライト工業 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１３日（２００７．２．１３）
【出願人】（５０５００１９８２）株式会社大和ライト工業 (3)
【Ｆターム（参考）】
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