JP2011003516A

JP2011003516A - Ｌｅｄ照明器具の構造。

Info

Publication number: JP2011003516A
Application number: JP2009162206A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Fujita; 保夫藤田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2011-01-06

Abstract

【課題】動作中のＬＥＤが発生する熱の問題と、周囲に人がいないときでも点灯し、電力を損失するという問題と、またＬＥＤ照明器具の発光部を覆う保護カバーの反射、屈折による損失の問題を解決するＬＥＤ照明器具を提供する。
【解決手段】規則的に小さな穴を多数開けた１枚の金属板を加工し１面が開放した直方体に、予め銅板の金属片に多数のＬＥＤを１０個以上から９０個未満を整然と電気的に直列接続したモジュールを絶縁性の確保された両面テープで貼り付け、ケースは金属で製作し、かつ外周に放熱フィンを持たせ、スイッチング電源に電流制御回路を直列に挿入し、周囲に人が近づいた時だけ通常の明るさにする電流切り替え回路を持ち電流の切り替えは人の接近を感知する遠赤外線センサーで起動するタイマーを持ち、一定時間後には待機時の明るさに減少する電流をＬＥＤへ供給する構成とした。
【選択図】図９

Description

本発明は、ＬＥＤ照明器具で点灯中のＬＥＤが発生する熱を効果的に照明器具の外部へ放熱する構造を持たせ、ＬＥＤ照明器具の高信頼性を確保し、ＬＥＤ点灯用の電源は商用交流を直接整流し、電力の力率改善回路を通じて得られる直流電圧で１０個以上１８０個未満の直列接続したＬＥＤを駆動し、電流制限回路を通じてかつ、遠赤外線センサーを利用した人体感知機能を組み込み，人が近づいたときだけ通常の明るさに切り替え，人が周囲にいないときは、待機状態の明るさに低減し照明器具としての低電力化またＬＥＤ照明器具の前面の保護カバーで損失している反射、屈折による光の損失を低減して、合理的な小型化、軽量化を実現するＬＥＤ照明器具の構造の技術である。

発明が解決しようとする課題

高い光出力のＬＥＤは、発熱量が大きく、ガラス繊維を主剤にしたプリント基板上に配線したＬＥＤの半田接続のパッドだけでは十分な放熱能力が得られないので大幅な放熱能力の向上がＬＥＤ照明器具は必要としている。また従来は、商用交流で多数のＬＥＤを点灯する時は商用交流を一旦、ＬＥＤに対応した低電圧の直流電圧に変換し、直流電源から抵抗器を通じて一定の電流をＬＥＤに供給するようにＬＥＤ照明用の電源装置を構成していた。ＬＥＤ点灯用の電源を商用交流から低電圧の直流電圧に変換時に変換ロスが生じている。変換ロスで生じる熱を逃がす構造を必要としている。また直流電源でＬＥＤへ流れる電流を制限する為に抵抗器を使用するので発光ダイオードへ供給する電流を制限する回路で生ずる熱を放熱するための構造は避けられない問題であった。また照明器具としての観点から夜間に照明器具の周囲に人がいないときでも通常の明るさで電力を浪費している。さらにＬＥＤ照明器具の表面を保護するカバーで、ＬＥＤの照射光が保護カバーで反射、屈折による損失が生じている。

図１

図２

図３

課題を解決するための手段１

高い光出力のＬＥＤを載せる基板は、規則的に小さな穴を多数に空けた１枚の金属板を部分裁断、折り曲げ加工し、１面が開放した直方体を成型し、直方体の外側の面積が最も大きい面に予め銅板の金属片に多数のＬＥＤを電気的に整然と直列接続したＬＥＤモジュールを絶縁性の確保された両面テープで貼り付けたＬＥＤ発光モジュールを構成する。

課題を解決するための手段２

ヒートパイプの受熱板を細長い長方形の平面で構成し、ヒートパイプの受熱板には予め銅板の金属片に多数のＬＥＤを電気的に整然と直列接続したＬＥＤモジュールを絶縁性の確保された両面テープで貼り付けたＬＥＤ発光モジュールを構成し、ヒートパイプの放熱部をＬＥＤ照明器具の外部へ露出する構造にする。

課題を解決するための手段３

高い光出力のＬＥＤは、発熱量が大きいので、ＬＥＤ発光モジュールと電源を収納するケースを金属性で構成しＬＥＤ照明器具のケースの外周に金属製の放熱フィンを取り付ける。

課題を解決するための手段４

直列接続するＬＥＤを１０個以上１８０個未満に供給する電源は商用交流を直接整流して得られる直流電源を一旦、力率改善回路を通じて、力率改善と直流電圧の安定化を行う。安定化する直流電圧の設定は、ＬＥＤの個数にＬＥＤの順方向電圧を乗じた電圧値に加えて電流制限回路で必要な数ボルトを加えた電圧に設定する。電流制限回路は電圧安定化素子と電流値設定用の固定抵抗器で構成する。電源投入直後は、ＬＥＤ照明器具は明るさを待機状態の電流値に設定する。電流値の切り替え回路は電流設定用の固定抵抗器の並列抵抗を接続することで電流の増加を図る。電流を増加させる回路は人体感知センサーの出力で起動するタイマーの接点出力で並列抵抗の接続を行う。一定時間経過後は接点出力が開放し、ＬＥＤに流れる電流が減少し、ＬＥＤ照明器具が待機状態の明るさに減少する。

課題を解決するための手段６

ＬＥＤ照明器具は、ＬＥＤ側の保護カバーの表面を外側に対して鏡の処理を行う。反射光に色調を変えるときは、保護カバーのＬＥＤ側の表面に着色をする。保護カバーの加工をする場所はＬＥＤが直射する箇所を避けて反射板加工あるいは着色加工を行う。

発明の効果

以上の手段はＬＥＤ照明器具の規模に合わせて、使用目的に応じて、使用環境に応じて手段を組み合わせることで実現することとする。高い光出力のＬＥＤの発熱は普及タイプのＬＥＤに比較して約１０倍ないしはそれ以上の発熱があり従来のガラスエポシキ基板上の放熱板では放熱が十分ではなく、製造業者が制限している温度を超えてしまう。しかしながらこの発明を適用すると、ＬＥＤの放熱が効率よく行えＬＥＤの温度上昇が適切に抑えることができる。周りに人がいないＬＥＤ照明器具が待機状態では通常状態に対しての電力消費を減少させることができ、ＬＥＤの温度上昇を押えることができるので、ＬＥＤ照明器具の長期な寿命が期待でき、かつ照明に必要な電力消費の低下を行える。またＬＥＤ保護カバーに、ＬＥＤ側の表面を照明器具の外側に対して反射板加工をした場合は１０％以上の照度の改善が行え、ＬＥＤが照射光の利用効率が上昇した。

発明を実施するための最良の形態１

以下、本発明の実施の形態について説明する。
ＬＥＤに取り付ける、放熱銅板のサイズは、予め流す電流で発熱の程度を確認してサイズを決定しておく。事前に型板の上で、ＬＥＤの光照射面を下にして整然と動かぬようにＬＥＤを固定しておく。リードの方向は半田付け後に電流が直列に流れるようにＬＥＤの極性を揃えて一列に並べる。銅板はＬＥＤの下側からリードに重なるように配置し、配置が終わったら銅板の両端を動かぬように固定し、ＬＥＤの放熱用パッドと銅板を最初の半田付けを行う。その後放熱パッドの半田付けの終わった部品を裏返してＬＥＤのリードを銅板と半田付けを順次実施する。その後は、規則的に小さな穴を多数に空けた１枚の金属板を部分裁断、折り曲げ加工し、１面が開放した直方体を成型し、直方体の外側の面積が最も大きい面に絶縁性を確保した両面テープを貼り付けた放熱用の直方体と、ＬＥＤと銅板を半田付けしたモジュールとを合体させる。

発明を実施するための最良の形態２

ヒート−パイプは、ＬＥＤの放熱電力に対応した放熱フィンを設定し、ヒートパイプの受熱版が細長く平面で、ＬＥＤと放熱用銅板を半田付けしたモジュールを以って、絶縁性を確保した両面テープで銅板と張り合わせる。

発明を実施するための最良の形態３

ＬＥＤ照明器具は金属ケースで製作し、かつ金属ケースの外周に放熱フィンをつけて金属ケース内の電源装置、ＬＥＤが発生する熱で暖められるケース内の空気の熱は金属ケースを通じて放熱フィンが常時に触れている外部の空気との接触面積を大きくしてケース内の温度上昇を低くする。

発明を実施するための最良の形態４

ＬＥＤはダイオードでなので、多くを直列接続しても問題がないことは、実験でも、実用上でも周知のことなので、多くの光量を必要としない１０個程度から、安全上対策が簡便な１８０個未満までを必要な数量のＬＥＤを直列に使用し、ＬＥＤ同士を接続する銅板を電流経路とし、ＬＥＤの放熱フィンとしての機能を兼ね備える。

発明を実施するための最良の形態５

ＬＥＤ点灯用の電源は商用交流を、直接に整流し、電力の力率改善回路を通じて得られる直流電圧を使用する。電流制限回路は定電圧制御半導体の基準電圧端子と出力端子の間に接続する固定抵抗器の値で設定する。常時同じ明るさで点灯するＬＥＤ照明器具の場合はその電流値になるような値で、基準電圧端子と出力端子を固定抵抗器で接続する。
人が近づいた時には明るさを待機状態の電流値を選択した値と並列に、通常の明るさを得るための増加する電流値を得るための固定抵抗器を並列に接続する構成とする。常時同じ明るさで点灯するＬＥＤ照明器具の場合はその電流値になるような値で、基準電圧端子と出力端子を固定抵抗器で接続する。

発明を実施するための最良の形態６

プラスチックの透明カバーは光の屈折率が高く、広い照射角度を持つＬＥＤの光のうち外周側に近い照射光は保護カバーの中で閉じ込められしまう。この欠点を補償するために保護カバーのＬＥＤ側を外部に対して反射板の加工をして、有効に保護カバー前面に照射させる。

は発光ダイオードメーカーが提供する１２ボルトで使用する応用回路例。は発光ダイオードメーカーが提供する１２ボルトで使用する応用回路例。は発光ダイオードメーカーが提供する５ボルトで使用する応用回路例。規則的に小さな穴を多数空けた金属で作った直方体。ＬＥＤを小さな銅板で直列接続し半田付けが完了し、両面テープで放熱器へ取り付ける前の状態。ヒートパイプを備えた発光ダイオードを取り付ける前の細長い受熱板および放熱フィン。放熱フィンを備えた金属製のＬＥＤ照明器具の外観。ヒートパイプを備えたＬＥＤ照明器具の放熱フィン側から見た外観。人体感熱センサーとそれで起動するタイマーで４０個のＬＥＤを直列接点灯させ、待機状態と、通常の明るさを設定できる電源装置の例。

ＡＬＥＤの放熱板とＬＥＤの直列接続用を兼ねた薄い銅板。
Ｂは高い光出力のＬＥＤ。
Ｃはヒートパイプの細長い高い光出力のＬＥＤに対応した放熱器。
Ｄは絶縁性が確保された両面テープで銅板、」ＬＥＤを取り付ける前の状態。
Ｅはヒートパイプの放熱板。
Ｆは金属製ＬＥＤ照明器具の周囲に取り付けた放熱フィン。
ＧはＬＥＤ照明器具の商用交流用のプラグ。
ＨはＬＥＤ照明器具を吊り下げる紐
Ｊは力率改善回路と電圧安定化機能を持ち、商用交流からの電源装置。
Ｋは定電圧制御半導体。
ＬはＬＥＤ照明器具の待機状態と、通常の明るさを切り替える回路。
Ｍは遠赤外線サーによる人体検知装置。
Ｎは待機状態から通常の明るさを維持する時間を決定するタイマー。
ＰはＬＥＤ照明器具の周辺に人が近づいたときに人体が放射する遠赤外線。
ＱはＬＥＤ照明器具の待機状態から通常の明るさへ切り替えるスイッチ回路。
ＲＢは定電圧半導体およびトランジスターのバイアス用抵抗器
ＲＳ１はＬＥＤに待機時の電流を設定する抵抗器。
ＲＳ２は通常の明るさへ電流を増加する抵抗器。

Claims

規則的に小さな穴を多数に空けた１枚の金属板を部分裁断、折り曲げ加工し１面が開放した直方体を成型し、直方体の外側の面積が最も大きい面に予め銅版の金属片に多数のＬＥＤを整然と電気的に直列接続したモジュールを絶縁性の確保された両面テープで貼り付けた発光モジュール持つＬＥＤ照明器具の構造。
受熱部が細長い長方形のヒートパイプの平らな表面に予め銅版の金属片に多数のＬＥＤを整然と電気的に直列接続したモジュールを絶縁性の確保された両面テープで貼り付け、ヒートパイプの放熱部をＬＥＤ照明器具ケースの外部に露出した発光モジュール持つＬＥＤ照明器具の構造。
ＬＥＤ照明器具の発光モジュールと電源を収納するケースを金属で作成しケースの周囲に放熱フィンを持つＬＥＤ照明器具の構造。
整然と配置する多数のＬＥＤは１０個以上９０個未満を電気的に１列の直列状態を形成しかつ銅片の大きさはＬＥＤの消費電力に応じてサイズを変え、かつＬＥＤを点灯する電流の接続用の導体として構成されたＬＥＤ照明モジュールを持つＬＥＤ照明器具の構造。
ＬＥＤ照明器具に、直列接続したダイオードの個数に対応したスィツチング電源は商用電源に対して非絶縁型の構成とし、使用の可否を選択できる２種類以上の電流値を設定できる電流制限回路を直列接続し、かつ電流の大きさの切り替えを遠赤外線センサーの信号で起動するタイマーにより一定時間の間はＬＥＤへ流す電流を標準の値にする機能を持ち、一定時間後は待機時の電流へ減少する電流制御回路を持つ、多数のＬＥＤを組み込んだＬＥＤ照明器具の構造。
ＬＥＤの表面を保護する透明なプラスチック板は、ＬＥＤの光が直射する場所を避けた部分で光の方向に対して用途別に着色したり、あるいは光の方向に対して鏡の反射板を持ち、光の直射する部分は透明の保護カバーを持つＬＥＤ照明器具の構造。