JP5685289B2

JP5685289B2 - 光半導体照明装置

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Publication number: JP5685289B2
Application number: JP2013122457A
Authority: JP
Inventors: 知完金; ▲民▼ 旭柳; ▲民▼ 樹金; 貞和金
Original assignee: ポスコエルイーディカンパニーリミテッド
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2013-06-11
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2032-08-31
Also published as: WO2014007426A1; EP2871410A1; JP2015079770A; JP2014013755A; JP2014013743A; AU2012384645B2; US9010962B2; EP2871410A4; US20150184836A1; AU2012384645A1; US20140009933A1; CN104272019A; JP5296251B1

Description

本発明は、光半導体照明装置に関する。

ＬＥＤ又はＬＤなどのような光半導体は、白熱灯や蛍光灯に比べて電力消耗量が少ない上に使用寿命が長く耐久性に優れているだけでなく、非常に高い輝度により、最近、照明用として多くの注目を集めている部品の１つである。通常、以上のような光半導体を光源に使用する照明装置は、光半導体が配置されるハウジングに電源供給装置（以下、「ＳＭＰＳ」と称する）が装着される構造である。

ここで、ＳＭＰＳは光半導体と接続され電源を供給するもので、光半導体から発生する熱が直接的に伝達されないように、ハウジングに備えられたヒートシンクを間に挟むようにして配置されることが一般的である。

しかし、このような光半導体を光源に使用する照明装置は、工場灯または保安灯のような用途にも活用でき、前述した用途に活用する為には円滑な電源供給が行われなければならず、そのため、ＳＭＰＳも大きくなる。

したがって、上記ＳＭＰＳは、光半導体を含んでハウジングに配置される発光モジュールから、ＳＭＰＳがかなりの高さで突出する。このようなＳＭＰＳの突出した高さは個々の照明装置が占める空間にも比例して大きくなるので、積載及び運送時に多くの空間が必要になるという問題点がある。

また、このような光半導体を利用した照明装置は、ハウジングの一側面に複数の光半導体が配置された発光モジュールが装着され、ハウジングの他側面に発光モジュールから発生される熱の排出及び冷却のためにヒートシンクが形成された構造であることが一般的である。

ここで、発光モジュールは、通常、プリント回路基板に特定のパターンで光半導体を配置することによって製作されることができ、光半導体の配置パターン及びハウジングの形状に応じてプリント回路基板の形状も対応するように製作されることが好ましい。

しかし、ハウジングには発光モジュールが配置されて固定される正確な位置を把握する手段に関する研究開発及び関連製品の発売が多く行われていないため、発光モジュールをハウジングの適合した位置に配置して固定するためには作業者の目でいちいち確認して締結するなどの作業に相当な時間がかかる問題点があった。

特開２０１１−１７５７８４号公報特開２０１０−２４４８１０号公報

本発明は、上記問題点を改善するためになされたもので、本発明の目的は、積載空間を確保して運送費用の大幅な削減を可能にする光半導体照明装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、光源として作用する半導体光素子の適切な配置構造を設計して正確な位置に装着させる光半導体照明装置を提供することにする。

また、本発明のさらに他の目的は、製造工程を単純化して製品の迅速な大量生産を可能にする光半導体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、ハウジングと、前記ハウジングの底面に配置され、少なくとも１つの半導体光素子を含む発光モジュールと、前記ハウジングの底面に形成され、前記発光モジュールの周縁に対応する位置決めユニットと、前記ハウジングの上面に形成され、前記発光モジュールに対応する放熱ユニットと、を含むことを特徴とする光半導体照明装置を提供できる。

ここで、前記発光モジュールは、前記ハウジングの底面に前記位置決めユニットで区画された複数の装着区域に配置されることを特徴とする。

この時、前記光半導体照明装置は、前記ハウジングの底面の一方側に少なくとも１つ配置される防水コネクタをさらに含むことを特徴とする。

また、前記発光モジュールは、前記ハウジングの底面に前記位置決めユニットによって放射状に区画された複数の装着区域に配置されることを特徴とする。

また、前記光半導体照明装置は、前記ハウジングの底面の中心に配置される防水コネクタをさらに含むことを特徴とする。

また、前記位置決めユニットは、前記ハウジングの底面から横方向又は縦方向に突出する少なくとも１つの第１リブと、前記ハウジングの底面周縁において突出する複数の第２リブと、を含み、前記発光モジュールは前記第１及び第２リブの間に形成された複数の装着区域に配置されることを特徴とする。

また、前記位置決めユニットは、前記第１リブが前記ハウジング底面の中心部を横切って配置されることを特徴とする。

また、前記位置決めユニットは、前記ハウジングの底面上に配置される仮想の第１直線、及び前記第１直線に直交する仮想の第２直線に沿って複数の前記第１リブが配置されることを特徴とする。

また、前記位置決めユニットは、前記ハウジング底面上に複数に配置される仮想の第１直線、及び前記第１直線に直交して複数に配置される仮想の第２直線に沿って複数の第１リブが配置されることを特徴とする。

また、前記位置決めユニットは、前記ハウジングの底面の中心から放射状に配置されて突出する複数の第３リブと、前記ハウジングの底面周縁において突出する複数の第４リブと、を含み、前記発光モジュールは前記第３及び第４リブの間に形成された複数の装着区域に配置されることを特徴とする。

また、前記光半導体照明装置は、前記ハウジングの周縁に結合されるメインリフレクタと、前記ハウジングの周縁に沿って形成された傾斜面を含むサブリフレクタと、をさらに含むことを特徴とする。

また、前記放熱ユニットは、前記発光モジュールの周縁が形成する領域に対応して前記ハウジングの上面から突出する複数の放熱フィンを含むことを特徴とする。

また、前記放熱ユニットは、前記ハウジングの上面の中心から放射状に形成された複数の放熱フィンを含むことを特徴とする。

一方、本発明は、ハウジングと、前記ハウジングの底面に配置され、半導体光素子を含む少なくとも１つのエンジン本体と、前記ハウジングの底面に形成され、前記エンジン本体の周縁に対応する位置決めユニットと、前記ハウジングの上面に形成され、前記半導体光素子に対応する放熱ユニットと、を含むことを特徴とする光半導体照明装置を提供できる。

ここで、前記エンジン本体は一端側から他端側に行くほど次第に広くなるように形成される上面を形成することを特徴とする。

さらに、特許請求の範囲及び明細書に記載された「半導体光素子」は光半導体を含んでもよいし、光半導体を利用する発光ダイオードチップなどのようなものであってもよい。

このような「半導体光素子」は上述の発光ダイオードチップを含む多様な種類の光半導体を内部に含むパッケージレベルのものを含むといえる。

前記のような構成の本発明によれば次のような効果を図ることができる。

まず、本発明はＳＭＰＳを収容するケーシングと半導体光素子を含むハウジングとの間でケーシングの高低を調節できるようにする調節ユニットを具備することによって、限定された空間により多くの数の製品を積載できることは無論、これを運送することができるので、物流及び収納費用を大幅に低減できる。

そして、本発明は調節ユニットでハウジングに対してケーシングの高さを低くして箱に収納して包装できるので、従来の照明装置に比べて包装用箱の大きさも減らすことができるので、原材料の使用量と費用を大幅に削減できる。

したがって、本発明はハウジングに対してケーシングの高低調節を可能にする調節ユニットを用いて運送及び積載時だけでなく、実際、照明装置が設置された場所でも半導体光素子から照射される光の角度を調節して使用することができるようにするなど様々な適用が可能であることは無論である。

また、本発明はハウジングの底面に発光モジュール又は半導体光素子を含むエンジン本体が適切に配置されるようにハウジングの底面に備えられた位置決めユニットを含む構成によって、光源として作用する半導体光素子の適切な配置構造の設計が可能になることは無論で、発光モジュール又はエンジン本体の正確な装着位置を容易に把握して設置することが可能になる。

本発明の一実施形態による光半導体照明装置の全体的な構成を示す側面概念図である。本発明の一実施形態による光半導体照明装置の主要部である調節ユニットの結合状態を示す概念図である。本発明の他の実施形態による光半導体照明装置の主要部である調節ユニットの結合状態を示す概念図である。図１のＢから見た概念図である。本発明の他の実施形態による光半導体照明装置の全体的な構造を示す部分切開断面概念図である。本発明の多様な実施形態による光半導体照明装置の主要部である位置決めユニットの適用例を示す概念図である。本発明の多様な実施形態による光半導体照明装置の主要部である位置決めユニットの適用例を示す概念図である。本発明の多様な実施形態による光半導体照明装置の主要部である位置決めユニットの適用例を示す概念図である。図５のＤから見た概念図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態による光半導体照明装置の全体的な構成を示す側面概念図である。

本発明は、図示のように、電源供給装置２００（以下、「ＳＭＰＳ」）を収容するケーシング３００とハウジング１００の間に調節ユニット５００が装着された構造であることが把握できる。

ハウジング１００は少なくとも１つの半導体光素子１０１を含むもので、後述する調節ユニット５００を介してケーシング３００が装着される空間を提供する。

ＳＭＰＳ２００は半導体光素子１０１に電源を供給するものである。

ケーシング３００はＳＭＰＳ２００を収容するもので、後述する調節ユニット５００を介して半導体光素子１０１とＳＭＰＳ２００とが隣接して配置されないようにして、ＳＭＰＳ２００に半導体光素子１０１から発生される熱が直接的に伝達されないようにする。

調節ユニット５００はハウジング１００とケーシング３００との間に配置され、ケーシング３００がハウジング１００から突出する高さを変化させる役割を行う。

したがって、調節ユニット５００は実際の現場で設置して使用する際、図面上の破線で表示されたケーシング３００の位置のようにハウジング１００の上面に対して垂直して配置させることができる。

また、調節ユニット５００は積載及び運送時に全体的な体積を減らす必要がある場合は、実線で表示されたケーシング３００の位置のようにハウジング１００の上面に対して平行するように配置させることができる。

本発明は、前記のような実施形態の適用が可能で、次のような様々な実施形態の適用も可能であることは無論である。

ハウジング１００は上述のように半導体光素子１０１を含むもので、半導体光素子１０１から発生される熱を排出させるために半導体光素子１０１と隣接してヒートシンク１１０が具備され、半導体光素子１０１が配置された部分の周縁に沿って延在する反射傘１２０を含む構造であることが把握できる。

一方、調節ユニット５００は上述のようにハウジング１００に対してケーシング３００の高低を可変させるためのものであり、ハウジング１００に対してケーシング３００を回転させる回動アセンブリ５１０を含む構造の実施形態を適用できる。

すなわち、回動アセンブリ５１０はハウジング１００から突出した第１片５１１と、ケーシング３００の一側に備えられ第１片５１１に対して回動する第２片５１２を含む。

ここで、回動アセンブリ５１０は第２片５１２の端部に係止フック５１４が形成され、第１片５１１に係止ピン５１５が第１片５１１と第２片５１２を互いに結合させるヒンジピン５１９の近くに配置され、係止フック５１４は係止ピン５１５に締結される。

また、回動アセンブリ５１０はケーシング３００に対してハウジング１００の傾斜角を調節できるように、図２のように第１片５１１に対して第２片５１２が回動する方向に沿って第１、第２片５１１、５１２に貫通された複数の調節孔５１６をさらに含む実施形態の適用が可能である。

ここで、回動アセンブリ５１０はケーシング３００に対してハウジング１００の傾斜角が調節された状態を維持できるように第１片５１１の調節孔５１６と第２片５１２の調節孔５１６とを貫通して結合される固定ピン５１７（図３の結合状態を参照）をさらに含むことが好ましい。

この時、回動アセンブリ５１０は、図１及び図２のようにハウジング１００に一体に形成された第１片５１１の代わりに、図３のようにハウジング１００に脱着結合される第３片５１３と、ケーシング３００の一端側に備えられ第３片５１３に対して回動する第２片５１２とを含む実施形態の適用も可能である。

そして、回動アセンブリ５１０は図３の実施形態でも図１及び図２と同じ係止フック５１４と係止ピン５１５の構成を含み、複数の調節孔５１６を形成して固定ピン５１７で固定させる応用及び変形設計が可能であることは無論である。

一方、調節ユニット５００は上述の回動アセンブリ５１０とともにハウジング１００とケーシング３００との間に配置され、ハウジング１００に対してケーシング３００をスライドさせる移動アセンブリ５２０を含む実施形態を適用できる。

ここで、移動アセンブリ５２０は図３のようにハウジング１００に形成される第１レール５２１と、第１レール５２１に結合される第４片５２４と、を含み、第４片５２４は回動アセンブリ５１０、すなわち第３片５１３と結合される構造であることがわかる。

一方、ケーシング３００は上述のようにＳＭＰＳ２００を収容する空間を提供するものであり、放熱性能に優れたアルミニウム又はアルミニウム合金などの材質からなることが好ましく、図４のようにハウジング１００と結合される端部を備えた本体３１０と、本体３１０の一方の側面に形成されるブラケット３２０を含み、ＳＭＰＳ２００の両端部はブラケット３２０に結合されるものであることが把握できる。

ここで、ブラケット３２０は本体３１０の一側面に切開された切り欠けスロット３２１の一端側の縁からケーシング３００の内側に延在する延在片３２２と、延在片３２２の周縁からケーシング３００の一側面と平行するように延長される固定片３２３と、を含み、ＳＭＰＳ２００の両端部は固定片３２３に結合される。

この時、ＳＭＰＳ２００は両端部に固定片３２３と結合される接触片２０３をさらに具
備し、接触片２０３は、図示のように、延在片３２２から延長された固定片３２３と切り欠けスロット３２１との間の空間に固定されてボルトなどの固定具で固定され得る。

一方、本発明は図５乃至図９のような実施形態の適用も可能である。

図５は、本発明の一実施形態による光半導体照明装置の全体的な構造を示す部分切開断面概念図である。

本発明は、図示のように放熱ユニット５０が形成されたハウジング１０に発光モジュール２０を位置決めユニット３０によって配置できるようにした構造であることがわかる。

まず、ハウジング１０は発光モジュール２０の装着空間を提供し、放熱ユニット５０のベース役割を行うものである。

発光モジュール２０はハウジング１０の底面に配置され、少なくとも１つの半導体光素子１０１を含むものであり、光源としての役割を行う。

位置決めユニット３０はハウジング１０の底面に形成され、発光モジュール２０の周縁に対応するものであり、発光モジュール２０は無論、後述するライトエンジン（ｌｉｇｈｔｅｎｇｉｎｅ）の概念のエンジン本体７０が装着される正確な位置を把握して固定できるようにするものである。

また、放熱ユニット５０はハウジング１０の上面に形成され、発光モジュール２０に対応する位置に配置され、発光モジュール２０から発生される熱を排出して冷却するようにするものである。

本発明は前記のような実施形態の適用が可能で、次のような様々な実施形態の適用も可能である。

ハウジング１０は上述のように発光モジュール２０と放熱ユニット５０の装着及び形成空間を提供するもので、ハウジング１０底面の周縁に沿って結合されるメインリフレクタ６０をさらに含む。

ここで、ハウジング１０の周縁、すなわちメインリフレクタ６０が装着された周縁の内側に沿って形成された傾斜面を含むサブリフレクタ１５をさらに具備することが好ましい。

サブリフレクタ１５の傾斜面には特に示してはいないが、反射シートや反射度も上げるための物質を塗布するなどの実施形態を適用することもできる。

具体的に述べると、ハウジング１０の底面外側の周縁はリング状の固定フレーム１７と結合され、ハウジング１０と固定フレーム１７との間に発光モジュール２０に対応する光学部材２１の周縁が固定される。

メインリフレクタ６０は周縁に沿って内側に延長されたリング状の固定フランジ６１が具備され、このような固定フランジ６１は固定フレーム１７に結合されるものである。

また、光学部材２１はその周縁に沿って気密維持が行われることができるように封止部材１４によって密着固定される。

具体的には、ハウジング１０の底面外側の周縁に沿ってリング状に装着溝１３が形成され、装着溝１３の形成方向に沿って同心円形状に複数のリング突片１３５が突出する。

リング突片１３５が突出して形成される装着溝１３に封止部材１４が結合され、封止部材１４の内側面に沿って光学部材２１の周縁が密着固定され、固定フレーム１７で封止部材１４が仕上げられる構造である。

また、放熱ユニット５０は上述のように発光モジュール２０から発生される熱を排出して冷却させるためのものであり、発光モジュール２０の周縁が形成する内側の領域に対応してハウジング１０の上面から突出された複数の放熱フィン５１を含む。

一方、発光モジュール２０は上述のように光源として役割を行うためのものであり、半導体光素子１０１が配置されるプリント回路基板を含む構造であるため、図６及び図７のようにハウジング１０の底面に位置決めユニット３０で区画された複数の装着区域Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３、Ａｒ４に配置される。

位置決めユニット３０はハウジング１０の底面から横方向又は縦方向に突出する少なくとも１つの第１リブ３１と、ハウジング１０の底面周縁から突出する複数の第２リブ３２と、を含む。

したがって、発光モジュール２０は第１及び第２リブ３１、３２の間に形成された複数の装着区域Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３、Ａｒ４に配置される。

すなわち、位置決めユニット３０は、図６のように第１リブ３１がハウジング１０の底面の中心部を横切って配置されるようにしてもよいし、図７のようにハウジング１０の底面上に配置される仮想の第１直線ｌ１と、第１直線ｌ１に直交する仮想の第２直線ｌ２上に複数の第１リブ３１が格子状に配置されるようにしてもよい。

ここで、ハウジング１０の底面周縁に少なくとも１つの外部電源と接続されるように防水コネクタ４０が配置される。

一方、発光モジュール２０は、図８のようにハウジング１０の底面に位置決めユニット３０によって放射状に区画された複数の装着区域Ａｒ１〜Ａｒ８に配置される実施形態の適用も可能で、防水コネクタ４０は配置構造上、ハウジング１０の底面の中心に配置されるようにしてもよい。

位置決めユニット３０は具体的に述べると、ハウジング１０の底面の中心から放射状に配置されて突出する複数の第３リブ３３と、ハウジング１０の底面周縁において突出する複数の第４リブ３４と、を含む。

ここで、発光モジュール２０は第３及び第４リブ３３、３４の間に形成された複数の装着区域Ａｒ１〜Ａｒ８に配置されるものである。

したがって、放熱ユニット５０は、図９のようにハウジング１０の上面の中心から放射状に形成された複数の放熱フィン５１を含む構造を適用することが好ましい。

放熱フィン５１は半導体光素子１０１の個数、発光モジュール２０の面積及び出力量に応じて、予めその個数を適切に増減して配置設計しても構わない。

また、本発明は発光モジュール２０の代わりに半導体光素子（図示せず）を含むエンジ
ン本体７０の構造、すなわちライトエンジンの概念のものを位置決めユニット３０で区画された複数の装着区域Ａｒ１〜Ａｒ８に配置する応用及び変形設計も可能である。

ここで、エンジン本体７０は単位面積あたりの効率的な配置構造の実現のために一端側から他端側に行くほど次第に広くなるように形成される上面を形成することが好ましい。

ここで、エンジン本体７０とは特に示してはいないが、半導体光素子を含む発光モジュール（図示せず）と共に発光モジュールに対応する光学部材を含む構造をいい、ＬＥＤ照明エンジン標準規格開発コンソーシアムである「ザガコンソーシアム（Ｚｈａｇａｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）」で定義する発光モジュール及びそれと電気的に接続されるパワーユニットとの結合形態にまで拡張された構造的概念であると把握するとよい。

以上のように、本発明は積載空間を確保して運送費用の大幅な削減を可能にし、光源として作用する半導体光素子の適切な配置構造を設計して正確な位置に装着させ、製造工程を単純化して製品の迅速な大量生産を可能にする光半導体照明装置を提供することを基本的な技術的思想としていることがわかる。

そして、本発明の基本的な技術的思想の範疇内で本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の様々な実施形態による照明装置を室内照明は無論、街灯や保安灯又は工場灯多様な分野で活用することができるなど他の多くの変形及び応用も可能であることは無論である。

１０：ハウジング、２０：発光モジュール、３０：位置決めユニット、５０：放熱ユニット、１００：ハウジング、２００：電源供給装置、３００：ケーシング、５００：調節ユニット

Claims

ハウジングと、
前記ハウジングの底面に形成され、互いに分離して当該ハウジングの底面から突出した複数のリブによって、放射状に複数の装着区域を区画する位置決めユニットと、
少なくとも１つの半導体光素子を含み、前記複数の装着区域にそれぞれ配置される複数の発光モジュールと、
前記ハウジングの上面において放射状に配置された複数の放熱フィンを含む放熱ユニットと、を含むことを特徴とする光半導体照明装置。
前記位置決めユニットの前記リブの少なくとも１つは、前記ハウジングの底面周縁において突出することを特徴とする請求項１に記載の光半導体照明装置。
前記位置決めユニットの前記リブの少なくとも１つは、前記ハウジングの底面の中心から放射状に配置されて突出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光半導体照明装置。