説明

LED照明装置

【課題】 LED211を実装した基板214において、LED211の発する熱を効率よく放熱部材に熱伝導するとともに、LED211が発する光出力特性を向上させるLED照明装置1000を提供する。
【解決手段】 LED照明装置1000は、LED211が基板214に実装されるLED実装基板210と、このLED実装基板210を覆うとともに、LED211が配置される窓部251を有する反射カバー250を備え、LED実装基板210は、LED211の周囲、かつ、窓部251の開口面積よりもやや大きく、白色に印刷される第一印刷部214bと、第一印刷部214b以外の実装面が黒色に印刷される第二印刷部214cと、を有するので、LED211が点灯する際に発するLED211の熱を簡易な構造で放熱するとともに、LED211から発せされる光を効率よく得ることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば、発光ダイオード(LED)を備えたLED照明装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
LEDから発生する熱を放熱するとともに、絶縁性及び光取り出し効率を向上させる技術がある(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
また、基板に黒色印刷を施し、発熱電子部品による変色を防ぐとともに、発熱部品から発熱があるときは、黒色印刷から放熱する技術がある。(特許文献2参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2008−71895号公報
【特許文献2】特開平2−153588号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、LEDの実装基板では、LEDの電力損失の内、光が発生しない分は熱エネルギーが発生し、この熱エネルギーによって、LEDの素子が過熱、LEDが実装される基板が過熱するなどの課題があり、LEDが短寿命になるなどの課題があった
【0006】
本発明は、LEDを実装した基板において、LEDが点灯することによって発する熱を効率よく放熱部材に熱伝導するとともに、LEDが発する光出力特性を向上させるLED照明装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明にかかるLED照明装置は、LEDが基板に実装されるLED実装基板と、前記LED実装基板を覆い、かつ、前記LEDが配置される窓部を有する反射カバーと、を備え、前記LED実装基板は、前記LEDの周囲、かつ、前記窓部の開口面積よりもやや大きく、可視光領域の波長における反射率が高い色に印刷される第一印刷部と、前記第一印刷部以外の実装面が赤外領域の波長における反射率が低い色に印刷される第二印刷部と、を有する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、LEDが点灯する際に発するLEDの熱を簡易な構造で放熱するとともに、LEDから発せされる光を効率よく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施の形態1を示すLEDLED照明装置の斜視図である。
【図2】図1のLEDLED照明装置の分解斜視図である。
【図3】実施の形態1のLEDモジュールの分解斜視図である。
【図4】図3のLEDモジュールが組みあがった状態のA−A断面図である。
【図5】図3のLED実装基板の正面図である。
【図6】実施の形態1の印刷部の色における光の波長と反射率との関係を示す反射率特性図である。
【図7】実施の形態1における点灯装置とLEDモジュールの電気配線を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
実施の形態1.
図1は、実施の形態1のLED照明装置の斜視図であり、図2は、図1のLED照明装置の分解斜視図である。
【0011】
LED照明装置1000は、器具本体100と、この器具本体100に取り付けられるLEDモジュール200と、このLEDモジュール200を覆う長尺状の意匠カバー300と、を備える。
【0012】
器具本体100は、長尺状のベース本体110と、このベース本体110に取り付けられる点灯装置120と、ベース本体110に取り付けられ、点灯装置120に電気的に接続される電源端子台130と、ベース本体110の長手方向両端に設けられ、意匠カバー300が取り付けられる意匠カバー取付部140部と、ベース本体110を覆う本体カバー部150と、を備える。
【0013】
ベース本体110は、外部から電源線が挿入される電源挿入孔111と、天井などに固定される固定穴(図示しない。)を備える。
【0014】
意匠カバー取付部140は、側面形状が「π」字状に形成され、意匠カバー300を固定する意匠カバー固定穴141を備える。
【0015】
本体カバー150は、意匠カバー取付部140が挿入される2つの意匠カバー取付部挿入穴151と、LEDモジュール200を固定する8つのLEDモジュール固定穴152と、を備える。
【0016】
LEDモジュール200は、2つのLED実装基板210と、LED実装基板210同士を電気的に接続する接続コネクタ230a及びLED実装基板210の終端部を示す終端コネクタ230bと、接続コネクタ230a及び終端コネクタ230bを覆い絶縁性能を高める絶縁カバー240と、LED実装基板210の発光面側に装着される反射カバー250と、この反射カバー250を本体カバーベース部140にネジ止めするネジ260と、反射カバー部250に取り付けられる透光性カバー270と、を備える。
【0017】
LED実装基板210は、等間隔に実装・配置される12個のLED211と、このLED211を電気的に保護する保護素子212と、点灯装置120などと電気的に接続するためのコネクタ213と、LED211、保護素子212及びコネクタ213が実装される基板214と、を備える。
【0018】
保護素子212は、LED211にそれぞれ電気的に並列接続される。この保護素子212は、LED211に印加されるサージ電圧などを抑制する電子部品であり、例えば、コンデンサ、ツェナーダイオード、バリスタ、抵抗などである。
【0019】
基板214は、LED211が実装される実装面に、LED211に接続される銅パターン214aと、この銅パターン214a上に白色に印刷される第一印刷部214b(以下、白色第二印刷部214c14bともいう。)と、LED211の周囲かつ窓部251の開口部分の面積と同じまたはやや大きい大きさの白色部分を残して、白色第二印刷部214c14bの上面を黒色に印刷される第二印刷部214c14c(以下、第二印刷部214cともいう。)と、を備える。
【0020】
なお、説明の便宜上、基板214のLED211が実装される実装面から見える白色第二印刷部214c14bを反射エリア214dといい、これに対応して、第二印刷部214c(基板214のLED211が実装される実装面から見える部分)を放熱エリア214eともいう。
【0021】
反射カバー250は、LED実装基板210を覆うように取り付けられるとき、LED211と同位置となるように設けられる窓部251と、ネジ260が挿入されるネジ穴252と、透光性カバー270を係止する透光性カバー係止爪253と、を備える。
【0022】
窓部251は、LED211の光をLED照明装置1000として得るために集光または拡散するように所定の角度がある筒状の形状である。したがって、この窓部251のほぼ中央部に、LED211が配置されることで、LED211から発する光をLED照明装置1000の外部に出すことができる。
【0023】
透光性カバー270は、LED211から発する光を漏らさないために、遮光性の高い樹脂などで形成される。
【0024】
したがって、反射カバー250によってLED実装基板210を覆い、また、透光性カバー270によって、LED211の発光面を覆うので、使用者は、LED実装基板210(LED211)を直接目視することができないようになっている。
【0025】
意匠カバー300は、側面形状が「コ」の字状に形成され、長手方向の両端部にネジ310が挿入されるネジ穴320と、LEDモジュール200の発光部分が挿入される発光部挿入穴330とを備える。
【0026】
次に、本実施の形態におけるLED照明装置の組み立てる工程について説明する。
【0027】
図3は、LEDモジュールの分解斜視図であり、図4は、図3のLEDモジュールが組みあがった状態のA−A断面を示すA−A断面図であり、図5は、図3のLED実装基板の正面図である。
【0028】
まず、天井などにベース本体110を取り付け、このベース本体110の意匠カバー取付部140を意匠カバー取付部挿入部151に挿入し、本体カバー部150を取り付ける。この本体カバー部150には予めLEDモジュール200が取り付けられている。
【0029】
次に、LEDモジュール200を発光部挿入穴330に挿入して、意匠カバー300を取り付け、ネジ310をネジ穴320に挿入して、意匠カバー300を固定する。
【0030】
このように、ネジ310をネジ込むことで、意匠カバー300と本体カバー部150をベース本体110に固定する。
【0031】
次に、LEDモジュール200を本体カバー部150に取り付ける工程について説明する。
【0032】
まず、2つのLED実装基板210のコネクタ213に接続コネクタ230a、終端コネクタ230bを差込み、接続コネクタ230aで接続された2つのLED実装基板210を本体カバー部150に載せる。なお、図示していないが、絶縁性を高めるために、LED実装基板210と本体カバー部150との間に絶縁シートを備える場合もある。
【0033】
次に、各コネクタ213を覆うように、絶縁カバー240を取り付け、それぞれのLED実装基板210に対して、反射カバー250を取り付ける。このとき、LED実装基板210に実装されたそれぞれのLED211は、窓部251の開口部分のほぼ中央部に配置される。この状態のとき、ネジ260をネジ穴252に挿入して、ネジ260を本体カバー部150にねじ込み、反射カバー250とLED実装基板210を本体カバー部150に固定する。
【0034】
次に、反射カバー250の窓部252を覆うように、透光性カバー270を取り付ける。この透光性カバー270は、透光性カバー係止爪253に係止し、反射カバー250(窓部252)の発光面に固定される。
【0035】
次に、本実施の形態におけるLED実装基板の詳細について説明する。
【0036】
図6は、実施の形態1の基板の印刷色における光の波長と反射率との関係を示す反射率特性図であり、図6(a)は、一般的なソルダーレジストの白色の反射率特性であり、図6(b)は、黒色に印刷された第二印刷部214cは、一般的なシンボルレジストの黒色の反射率特性である。
【0037】
図6(a)から、第一印刷部214b(白色)の反射率特性は、可視光領域400nm〜750nmの範囲において、反射率が70%を超える光の波長は、434nm以上であることが分かる。
【0038】
なお、400nm〜434nmの範囲では、反射率が低下するが、(明るい場所における)比視感度特性のピークである555nm付近では反射率が73%前後であり、実用的には影響が少ない。したがって、この白色塗料による反射によって、LED照明装置1000としての光出力特性が向上する。
【0039】
このように、可視光領域(実用領域)において、白色は反射率が70%以上であるため、LED211が発する光を効率よく反射することができる。
【0040】
一方、図6(b)から、第二印刷部214c(黒色)の反射率特性は、可視光領域400nm〜750nmの範囲において、いずれも6%未満であることが分かる。
【0041】
そのため、この第二印刷部214cの反射によって光出力特性を向上させることは、ほとんど期待できないが、赤外線領域700μm以上の波長の光においても反射率が約6%程度の反射率であることが分かる。一方、白色の場合、赤外領域700μm以上の波長の光における反射率は約73%である。
【0042】
したがって、赤外線領域の反射率が高くなると赤外線を吸収し易くなるので、第一印刷部214bは熱を保温し易くなり、第二印刷部214cは熱を発散し易くなる。
【0043】
したがって、黒色は赤外線領域での反射率が約6%であるため、LED211が発光することで発する熱を効率よく放熱することができる。
【0044】
このように、LED実装基板210を反射カバーが覆うとき、第一印刷部214bの白色エリアが窓部を塞ぐように取り付けられるので、LED211が発する光を白色エリア、窓部によって効率よく反射させることができる。例えば、LEDモジュール200は、反射カバー250の窓部251の筒状において、LED211から発する光が拡散されて筒内の反射を繰り返して光を得る。筒内の反射によりLEDモジュール200の基板214に戻ってくる光がある。このことから、第一印刷部214bを反射率が高い色である白色にすることで、第一印刷部214bに反射した光を得ることができる。
【0045】
また、反射カバー250で隠れる部分の基板214は、第二印刷部214cが施されているので、LED211が発光する際に生ずる熱を、外部(外気または第二印刷部214cに接触する部材)に熱伝導し易くなり、LED211から基板214に熱伝導した熱を効率よく放熱することができる。
【0046】
LED211が発熱した熱は、実装される基板214に伝達される。基板214に放熱機構を設けることで、LED211の発熱を抑制することができ第二印刷部214cを黒色にすると、光の吸収を利用した熱放射による放熱効果が高まる。
【0047】
このように、放熱効果が高い黒色と、光の反射が高い白色を使い分けて基板214に印刷し、黒色印刷部214cと白色印刷部214bの色の境目近傍に、反射カバー250の窓部251の開口部分が接することで、光出力特性がよく、放熱性が高く、意匠性が高いLEDモジュール200とすることができる。
【0048】
第二印刷部214cによって、放熱性を高めることができるので、LED実装基板210の大きさを小さくすることができる。
【0049】
また、第一印刷部214bは銅パターン214aを覆い、絶縁やはんだが付着しないようにするソルダーレジストの機能を兼ねている。また、第二印刷部214cは、第一印刷部214bの上に印刷され、実装される電子部品の種類などを表示するシンボルレジストの機能を兼ねている。このようにすることで、基板214を製造する際の工程数を増やすことなく、反射率を高める印刷(第一印刷部)と、放熱性を高める印刷(第二印刷部)を行うことが可能となる。
【0050】
図7は、実施の形態1における点灯装置とLEDモジュールの電気接続を示す回路図である。
【0051】
LED211は、直列にアノードとカソード極がそれぞれ接続される。LED211は、コネクタ213を介して、点灯装置120に繋がり、所定の電流または電力が供給され、点灯する。
【0052】
LED211と平行に保護素子212を実装する。LEDモジュール200において、LED211が直線的に配置され、反射カバー250の窓部251も直線的に配置する。
【0053】
また、基板214の第二印刷部214cには、12個の保護素子212が実装される実装部分を備えており、保護素子212は、ほぼ直線状に配置される。
【0054】
この保護素子は212、反射カバー250の内側に配置されるので、LED照明装置1000としての意匠性を向上させるとともに、サージ電圧などの影響によってLED211が破損するのを防止することができる。
【0055】
また、LED211に沿って平行かつほぼ直線状に、保護素子212を基板214に実装するので、LED実装基板210(基板214)の大きさ(幅方向)を小さくすることができ、LED実装基板210に反射カバー250を取り付けた後は、保護素子212は反射カバー250に隠れるので、意匠性も向上する。
【0056】
この実施の形態のLEDモジュール200は、LED実装基板210が2つの場合を説明したが、LED実装基板210は1つであってもよく、また、3つ以上であってもよい。
【0057】
また、この実施の形態では、LEDモジュール200に透光性カバー270を備える場合について説明したが、LED照明装置1000の使用用途によっては、透明カバーであってもよく、あるいは、透光性カバー270を備えなくてもよい。このような場合であっても、基板214の白色印刷部214bが窓部251に配置されるので、LED照明装置1000としての意匠性が損なわれることがなく、また、基板214の黒色印刷部214cによって、LED211が発する熱を効率よく放熱させるとともに、白色印刷部214bによってLED211が発する光を効率よく反射させることができる。
【0058】
この実施の形態の基板は、第一印刷部214bが白色、第二印刷部214cが黒色の場合について説明したが、第一印刷部214bは可視光領域の波長の光の反射率が高い塗料(例えば反射率が70%以上の塗料)であれば白色でなくてもよく、また、第二印刷部214cは赤外領域の波長の光の反射率が低い塗料(例えば、反射率が10%以下)であれば黒色でなくてもよい。
【0059】
この実施の形態のLED実装基板210は、LED211が12個の場合を説明したが、LED211の個数は、12個以外であってもよく、このLED211の個数に応じて、反射カバー250の窓部251を設ければよい。
【0060】
この実施の形態では、保護素子を、第二印刷部214cのエリアに実装する場合を説明したが、第二印刷部がなくてもLED実装基板の放熱性を十分保てる場合は、第二印刷部がない基板に保護素子を実装してもよい。
【0061】
また、この実施の形態では、保護素子を、各LED211にそれぞれ並列に接続する場合を説明したが、直列接続された2つのLED211に対して並列に保護素子を接続してもよく、直列接続された3つのLED211に対して並列に保護素子を接続してもよい。つまり、LED211の定格電圧を超える電圧がかからないように保護素子を設ければよい。
【符号の説明】
【0062】
100 器具本体、110 ベース本体、111 電源挿入孔、120 点灯装置、130 電源端子台、140 意匠カバー取付部、141 意匠カバー固定穴、150 本体カバー部、151 意匠カバー取付部挿入穴、152 LEDモジュール固定穴、200 LEDモジュール、210 LED実装基板、211 LED、212 保護素子、213 コネクタ、214 基板、214a 銅パターン、214b 第一印刷部(白色印刷部)、214c 第二印刷部(黒色印刷部)、214d 反射エリア、214e 放熱エリア、230a 接続コネクタ、230b 終端コネクタ、240 絶縁カバー、250 反射カバー、251 窓部、252 ネジ穴、253 透光性カバー係止爪、260 ネジ、270 透光性カバー、300 意匠カバー、310 ネジ、320 ネジ穴、330 発光部挿入穴、1000 LED照明装置。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
LEDが基板に実装されるLED実装基板と、
前記LED実装基板を覆い、かつ、前記LEDが配置される窓部を有する反射カバーと、を備えるLED照明装置であって、
前記LED実装基板は、
前記LEDの周囲、かつ、前記窓部の開口面積よりもやや大きく、可視光領域の波長における反射率が高い色に印刷される第一印刷部と、
前記第一印刷部以外の実装面が赤外線領域の波長における反射率が低い色に印刷される第二印刷部と、
を有することを特徴とするLED照明装置。
【請求項2】
前記反射カバーの窓部は、前記LEDが発する光を反射する反射部であることを特徴とする請求項1に記載のLED照明装置。
LED点灯装置。
【請求項3】
第一印刷部は、ソルダーレジストの機能を有し、第二印刷部は、シンボルレジストの機能を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のLED照明装置。
【請求項4】
第二印刷部は黒色であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載のLED照明装置。
【請求項5】
第一印刷部は白色であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載のLED照明装置。
【請求項6】
前記LEDに対して、電気的に並列接続され、前記LEDを保護する保護素子を有し、
前記LED素子は、前記第二印刷部のエリアに実装されることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載のLED照明装置。
【請求項7】
複数の前記LED素子と、前記LED素子の個数に対応した数の複数の保護素子と、を有し、
前記複数のLEDは、略直線状に配置され、
前記複数の保護素子は、前記複数のLEDに対して略平行に配置されることを特徴とする請求項6に記載のLED照明装置。
【請求項8】
前記複数の保護素子は、略直線状に配置されることを特徴とする請求項7に記載のLED照明装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate


【公開番号】特開2012−4024(P2012−4024A)
【公開日】平成24年1月5日(2012.1.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−139402(P2010−139402)
【出願日】平成22年6月18日(2010.6.18)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】(390014546)三菱電機照明株式会社 (585)
【Fターム(参考)】