JP5179967B2 - LED lighting fixtures - Google Patents
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Description
本発明は、LED(発光ダイオード)を光源に備えたLED照明器具に関する。 The present invention relates to an LED lighting apparatus having an LED (light emitting diode) as a light source.
従来、LEDを光源とした各種のLED照明器具が知られている(例えば、特許文献1参照)。一方、LEDの高出力化に伴いLEDの発熱量が増大していることから、LEDの寿命を延命するためにも、LEDの発熱対策が必要となっている。
そこで、従来の照明器具においては、灯具本体に多数の放熱フィンを設け、この放熱フィンから外気への伝熱作用により放熱する第1の技術や、LEDの発熱量に対して十分な熱容量を有しLEDの発熱を吸収するヒートシンクを灯具本体に内蔵する第2の技術、灯具本体自体がLEDの発熱量に対して十分な熱容量を有しLEDの発熱を灯具本体が吸収する第3の技術などの各種の技術が提案されている。
Therefore, in the conventional lighting fixture, a large number of heat radiation fins are provided in the lamp body, and the first technology for dissipating heat by the heat transfer action from the heat radiation fins to the outside air has sufficient heat capacity for the amount of heat generated by the LED. Second technology for incorporating a heat sink that absorbs the heat generated by the LED into the lamp body, a third technique in which the lamp body itself has a sufficient heat capacity for the amount of heat generated by the LED, and the lamp body absorbs the heat generated by the LED, etc. Various technologies have been proposed.
しかしながら、上記第1の技術にあっては、放熱フィン同士の間にゴミや埃が溜まり放熱効果が低減されるという問題がある。この問題は、照明器具が屋外で使用される場合に特に顕著である。さらに、照明器具の設置状態によっては、放熱フィンが取付面に近接する等して放熱フィンに空気が流通し難くなり、放熱効果が低減してしまうといった問題がある。放熱効果の低下は、LEDの短寿命化や光束低下に繋がり、照明器具の安定使用に支障をきたす。 However, the first technique has a problem in that dust and dirt accumulate between the radiating fins and the heat radiating effect is reduced. This problem is particularly noticeable when the luminaire is used outdoors. Furthermore, depending on the installation state of the luminaire, there is a problem in that the heat dissipating fins are close to the mounting surface, so that it is difficult for air to flow through the heat dissipating fins and the heat dissipating effect is reduced. Decreasing the heat dissipation effect leads to shortening of the LED life and decreasing the luminous flux, and hinders stable use of the lighting fixture.
また、第2の技術においては、第1の技術が有する問題は解決されるものの、LEDの発熱に対して十分な熱容量をヒートシンクに持たせるために、ヒートシンクの体積を大きくする必要がある。このため、ヒートシンクを納める灯具本体も大型化してしまう、という問題がある。また、照明器具の光束量を多くするために、LEDの数を多くし、或いは、LEDをより高出力化した場合には、ヒートシンクの大きさが実用に耐え得る大きさを超えてしまう。 Further, in the second technique, although the problem of the first technique is solved, it is necessary to increase the volume of the heat sink in order to give the heat sink a sufficient heat capacity for the heat generation of the LED. For this reason, there exists a problem that the lamp main body which accommodates a heat sink will also enlarge. Further, when the number of LEDs is increased or the output of the LEDs is increased in order to increase the luminous flux amount of the lighting fixture, the size of the heat sink exceeds the size that can be practically used.
第3の技術においては、LEDの発熱量に対して十分な熱容量を灯具本体に持たせるために、灯具本体を金属で形成し、その肉厚を十分な厚みとすることとなるが、この場合、灯具本体の質量が重くなる、といった問題がある。これにより、例えばアーム等の照明器具を取付面に保持する部材や取付面に強い強度が要求されることとなり、照明器具の設置場所に制限が生じることになる。また、第2の技術と同様に、LEDの数を増やしたり、高出力化を行ったりした場合には、実用に耐え得る灯具本体を構成することが非常に困難となる。 In the third technique, in order to give the lamp body a sufficient heat capacity for the amount of heat generated by the LED, the lamp body is made of metal and its thickness is set to a sufficient thickness. There is a problem that the mass of the lamp body becomes heavy. As a result, for example, a member that holds the lighting device such as an arm on the mounting surface and a strong strength are required for the mounting surface, and the installation location of the lighting device is limited. Similarly to the second technique, when the number of LEDs is increased or the output is increased, it is very difficult to construct a lamp body that can withstand practical use.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、LEDの放熱効果の低減を抑え、なおかつ、十分な放熱性を実用的な大きさの灯具本体で実現可能なLED照明器具を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the situation mentioned above, provides the LED lighting fixture which can suppress reduction of the heat dissipation effect of LED, and can implement | achieve sufficient heat dissipation with the lamp body of a practical magnitude | size. For the purpose.
上記目的を達成するために、本発明は、正面に投光開口が開口した有底の灯具本体と、前記灯具本体を回動自在に支持し投光方向を調整可能にするアームと、前記灯具本体の底面から離間して配置したLED光源と、前記LED光源と前記灯具本体との底面との間に設けられ、前記LED光源が発する熱を前記灯具本体に伝熱する伝熱ユニットと、を備え、前記伝熱ユニットは、前記LED光源に接触して熱を受け前記灯具本体の内側面に接触して伝熱する受熱部と、前記灯具本体の底面に接触する底面伝熱部とを有し、高熱伝導性を有するユニット本体と、前記ユニット本体の受熱部に延びる直線部と底面伝熱部に延びる直線部と、これらの直線部を結ぶ屈曲部とを有し、内部に作動液が封入され、前記ユニット本体の受熱部と底面伝熱部とを熱的に接続するヒートパイプと、を備え、少なくとも2本の前記ヒートパイプのそれぞれの屈曲部を交差させて前記ユニット本体に設けたことを特徴とするLED照明器具を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a bottomed lamp body having a projection opening on the front surface , an arm that rotatably supports the lamp body and that can adjust a light projection direction, and the lamp. an LED light source that is spaced apart from the bottom surface of the main body, and the LED light source and is provided between the bottom of the lamp body, the transfer heat heat transfer unit of the LED light source emits heat to the lamp body, The heat transfer unit includes a heat receiving portion that contacts the LED light source and receives heat to contact the inner surface of the lamp body and transfers heat, and a bottom heat transfer portion that contacts the bottom surface of the lamp body. And a unit body having high thermal conductivity, a straight part extending to the heat receiving part of the unit body, a straight part extending to the bottom heat transfer part, and a bent part connecting these straight parts, and a working fluid inside There is enclosed, the heat receiving portion of the unit body and the bottom heat transfer unit The provided a heat pipe thermally connected, and to provide an LED lighting apparatus, characterized in that provided in the unit body by intersecting the respective bent portion of the at least two of said heat pipes.
また本発明は、上記本発明に係るLED照明器具において、前記伝熱ユニットのユニット本体には、前記受熱部と前記底面伝熱部との間の胴部に、前記回動の軸の方向に貫通する複数の空洞部を形成したことを特徴とする。
Moreover, this invention is the LED lighting fixture which concerns on the said invention, In the unit main body of the said heat-transfer unit, the trunk | drum between the said heat receiving part and the said bottom face heat-transfer part is set to the direction of the said axis of rotation. A plurality of penetrating cavities are formed.
また本発明は、上記本発明に係るLED照明器具において、前記ヒートパイプの断面積、前記伝熱ユニットのユニット本体における前記受熱部と前記底面伝熱部との間の胴部の断面積、及び前記受熱部の断面積の比を、前記LED光源の発熱を受けた前記灯具本体の外郭の温度を略均一にする所定の比率としたことを特徴とする。 Further, the present invention provides the LED lighting apparatus according to the present invention, wherein the heat pipe has a cross-sectional area, a cross-sectional area of the body portion between the heat receiving portion and the bottom surface heat transfer portion in the unit body of the heat transfer unit, and The ratio of the cross-sectional area of the heat receiving portion is a predetermined ratio that makes the temperature of the outer shell of the lamp body that has received heat from the LED light source substantially uniform.
また本発明は、上記本発明に係るLED照明器具において、前記ヒートパイプの断面積と、前記胴部の断面積と、前記受熱部の断面積の比を1:略30:略15としたことを特徴とする。 Moreover, this invention WHEREIN: In the LED lighting fixture which concerns on the said invention, ratio of the cross-sectional area of the said heat pipe, the cross-sectional area of the said trunk | drum, and the cross-sectional area of the said heat receiving part was set to 1: about 30: about 15. It is characterized by.
上記本発明に係るLED照明器具において、前記伝熱ユニットのユニット本体が、前記受熱部が接触する前記灯具本体の内側面の接触箇所と前記底面との間の中間位置で前記内側面に接触して伝熱する中間伝熱部を備えた構成もあり得る。
また、上記本発明に係るLED照明器具において、前記ヒートパイプの一端側と前記受熱部との接続点と、前記ヒートパイプの他端側と前記底面伝熱部との接続点とを結んだ直線が、投光方向に対して傾斜するように、前記ヒートパイプで前記受熱部と前記底面伝熱部とを接続する構成もあり得る。
In the LED lighting apparatus according to the present invention, the unit main body of the heat transfer unit contacts the inner side surface at an intermediate position between the contact portion of the inner side surface of the lamp main body and the bottom surface that the heat receiving unit contacts. There may be a configuration including an intermediate heat transfer section that transfers heat.
Moreover, in the LED lighting apparatus according to the present invention, a straight line connecting a connection point between the one end side of the heat pipe and the heat receiving portion and a connection point between the other end side of the heat pipe and the bottom heat transfer portion. However, there may be a configuration in which the heat receiving part and the bottom surface heat transfer part are connected by the heat pipe so as to be inclined with respect to the light projecting direction.
本発明によれば、LED光源が発する熱が伝熱ユニットを介して灯具本体に伝熱されるため、この灯具本体の外表面から外気に放熱される。このとき、受熱部によってLED光源の熱が灯具本体の側面に伝熱されるのに加え、この受熱部とヒートパイプを介して接続された底面伝熱部にも伝熱される。この結果、灯具本体の側面のみならず底面にも伝熱し、灯具本体の外表面の略全面を使って放熱が行われる。これにより、放熱フィンを設けずとも十分に高い放熱性を実現することができ、また、灯具本体にヒートシンクを内蔵したり灯具本体自身の熱容量を大きくしたりする必要がないから、LEDの放熱効果の低減を抑え、なおかつ、十分な放熱性を実用的な大きさの灯具本体で実現することができる。 According to the present invention, the heat generated by the LED light source is transferred to the lamp body through the heat transfer unit, and is radiated from the outer surface of the lamp body to the outside air. At this time, in addition to the heat of the LED light source being transferred to the side surface of the lamp body by the heat receiving portion, the heat is also transferred to the bottom heat transfer portion connected to the heat receiving portion via the heat pipe. As a result, heat is transmitted not only to the side surface of the lamp body but also to the bottom surface, and heat is dissipated using substantially the entire outer surface of the lamp body. This makes it possible to achieve sufficiently high heat dissipation without the need for heat dissipation fins, and it is not necessary to incorporate a heat sink in the lamp body or to increase the heat capacity of the lamp body itself. And a sufficient heat dissipation can be realized with a practically sized lamp body.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は本実施形態に係る照明器具の一態様たるLED投光器1の正面図、図2はLED投光器1の背面図、図3はLED投光器1を側面からみた主要断面図である。
これらの図に示すように、LED投光器1は、LED光源ユニット2を納めた灯具本体4と、この灯具本体4に一体に設けられた電源ケース6と、この電源ケース6を回動自在に支持するアーム8とを有する。
灯具本体4は、図3に示すように、背面側から正面側に向かって次第に拡開した有底の箱型形状を成すように例えばアルミダイカストで構成され、その正面側の略矩形の開口によって投光開口10が形成され、この投光開口10にはアルミダイカストの前面枠12が取り付けられている。本実施形態では、灯具本体4は、LED光源ユニット2の消費電力に対して50000mm3/W以下の体積とし小型化が図られている。
前面枠12は、灯具本体4の下面4A側を支軸として開閉自在に構成され、灯具本体4の上面4Bにラッチ13(図2)で掛止可能に構成されている。この前面枠12には、灯具本体4の投光開口10を閉塞する前面ガラス14が嵌め込まれる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view of an
As shown in these drawings, the
As shown in FIG. 3, the
The
電源ケース6は、外部電力が電力線16を介して給電されて上記LED光源ユニット2に適した電力に変換して給電する電源を内蔵するものである。電源ケース6は、灯具本体4と同程度の幅を有した略箱型形状に例えばアルミダイカストを成型して構成され、灯具本体4の下面4Aに一体に連結されている。電源ケース6の外面には、内蔵の電源の発熱を放熱するための多数の放熱フィン18(図2、図3)が設けられている。
The
アーム8は、平板状部材を略コ字状に折り曲げ形成した支持部材であり、2箇所の先端部分の間が電源ケース6に回転支軸P回りに回動自在になるようにアーム締付ねじ20により軸支されている。そして、アーム締付ねじ20が緩められると、図4に示すように、電源ケース6が灯具本体4と一体となってアーム8に対して回転支軸P回りに回動可能となる。
このLED投光器1は、図4(A)及び図4(B)に示すように、投光面が下又は上に向くように取付面Sに設置され、電源ケース6及び灯具本体4を回転支軸P回りに回動させて投光方向Qが調整される。
The
As shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B), the
LED光源ユニット2は、図3に示すように、複数のLED装置30と、各LED装置30が発する熱を灯具本体4に伝熱する伝熱ユニット32とを備えている。
各LED装置30は、図1に示すように、縦横にマトリクス状に配置されており、本実施形態では、4×6個のLED装置30を配列して光源を構成している。各LED装置30は、図3に示すように、例えば1.2Wの高出力型の発光ダイオード素子(LED素子)40と、この発光ダイオード素子40の発光面に設けられたレンズ体42とを、熱伝導性に優れたアルミニウム製の板状の基板44に実装して構成されている。この基板44は、LED装置30ごとに設けても良いが、本実施形態では、2×6個の発光ダイオード素子40を1枚の基板44に実装した構成としている。
As shown in FIG. 3, the LED
As shown in FIG. 1, each
伝熱ユニット32は、保持板46及び、ユニット本体としての伝熱体48を備える。
保持板46は、高熱伝導性を有するアルミニウム材を扁平角皿状に成型してなるものであり、図3に示すように、側面46Aを灯具本体4の内側面4Dに伝熱可能に密接させて灯具本体4に嵌め込み固定され、また、その扁平な面上には2枚の上記基板44が並置されている。すなわち、保持板46は、基板44に実装された各LED装置30が発する熱を受ける受熱部として機能し、受けた熱を、その側面46Aから灯具本体4の内側面4Dに伝熱する。
このような保持板46は、各LED装置30を灯具本体4の投光開口10の近傍に配置して灯具本体4の照明効率を高めるべく、内底面4Cから離間した位置(本実施形態では30mm以上離間した位置)に配置されている。そして、この保持板46と灯具本体4の内底面4Cとの間に、上記伝熱体48が配置される。
The
The
Such a
図5は伝熱体48の構成を示す図である。
伝熱体48は、高熱伝導性を有する金属材である例えばアルミニウムから成型され、図3及び図5に示すように、保持板46に面接触して熱的に接続される保持板取付部50と、灯具本体4の内底面4Cと面接触する底面伝熱部52とを有し、保持板取付部50及び底面伝熱部52の間を熱的に接続する伝熱手段としての1組のヒートパイプ54、56が設けられている。
この構成により、上記保持板46に熱的に接続された保持板取付部50からヒートパイプ54、56を介して底面伝熱部52にLED装置30の発熱が伝熱され、この底面伝熱部52から灯具本体4の内底面4Cの略全面に伝えられる。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of the
The
With this configuration, the heat generated by the
すなわち、上記受熱部としての保持板46から灯具本体4の内側面4Dへの伝熱に加え、底面伝熱部52によっても灯具本体4の内底面4Cに伝熱されるため、LED装置30の発熱が灯具本体4の略全体にわたって伝熱され、この灯具本体4の外表面の略全面を使って外気に放熱が行われることとなる。このとき、保持板46と底面伝熱部52とがヒートパイプ54、56で接続されるため、共に略同一の温度となり、この結果、保持板46と底面伝熱部52との各々から同程度の放熱が行われることとなる。
That is, in addition to the heat transfer from the holding
なお、LED装置30を保持する保持板46に載置する構成に限らず、伝熱体48の保持板取付部50に直接取付固定しても良い。この場合には、保持板取付部50の縁部50Aを灯具本体4の内側面4Dに面接触するように引き延ばし、LED装置30の発熱を内側面4Dに伝熱するように構成する。
The configuration is not limited to the configuration where the
さて、上記伝熱体48の構成について更に詳述すると、伝熱体48は、保持板取付部50及び底面伝熱部52を繋ぐ胴部58を有し、この胴部58の両側面58A、58Bには、灯具本体4の幅方向に延びる凸条体であって、先端部が灯具本体4の内側面4Dに面接触する中間伝熱部60をさらに備えている。
Now, the configuration of the
この中間伝熱部60の先端部は、上記保持板46の側面46Aが接触する内側面4Dの箇所と、内底面4Cとの間の略中間位置で灯具本体4の内側面4Dに面接触する。
この構成により、LED装置30の発熱が保持板取付部50及び底面伝熱部52の各々から同程度の熱量が胴部58を伝わって中間伝熱部60に伝わり、これら保持板取付部50及び底面伝熱部52と同程度の熱を持ち、この熱が灯具本体4の内側面4Dに伝熱される。
これにより、灯具本体4の全体に亘り略均一に熱を伝え、放熱させることができる。
The front end portion of the intermediate
With this configuration, the heat generated by the
Thereby, heat can be transmitted substantially uniformly over the
上記胴部58には、灯具本体4の幅方向に貫通する複数の空洞部62が形成されており、これにより、伝熱体48の軽量化が図られている。この空洞部62の容積を大きくするほど軽量化の効果が得られるものの、大きすぎると中間伝熱部60への熱伝導を阻害する恐れがある。本実施形態では、灯具本体4の容積に対して伝熱体48の体積を15%〜20%程度とし、かつ、伝熱体48の体積に対して空洞部62の容積を40%〜50%とすることで、灯具本体4の外表面における最大と最小の温度差を3℃以下としており、灯具本体4の外表面全体を使った均一な放熱を実現している。
また、伝熱体48の体積に対して空洞部62の容積を40%〜55%とすることで、発光ダイオード40における発光素子のジャンクション部での算出推定による温度と、灯具本体4の外表面との温度差を25℃以下まで抑えることができ、LED装置30と灯具本体4との温度差が小さい、すなわち、冷却性に優れたLED投光器1が実現される。
The
Further, by setting the volume of the
このような伝熱体48は、例えばアルミを押出成型して、保持板取付部50、底面伝熱部52、胴部58、中間伝熱部60及び空洞部62を一体に構成し、各部の間に接合等によって余分な熱抵抗が生じるのを防止する構成としている。
ここで保持板取付部50から底面伝熱部52には、ヒートパイプ54、56を介した伝熱に加え、胴部58を介しても熱が伝えられることとなるが、アルミニウムの熱伝導率は、一般的に200W・m-1・K-1程度であり、灯具本体4に伝わるまでの距離に応じて熱伝導に損失が生まれるため、保持板取付部50と底面伝熱部52との間に温度差が生じる。これに対して、本実施形態のヒートパイプ54、56は、それぞれ高熱伝導性を有する金属材(例えばアルミニウムの熱伝導率の237W・m-1・K-1)に比べ約50倍以上の熱伝導性を有し、距離に関係なくほぼ同じ熱を素早く移動することができることから、LED装置30が発する熱を、保持板取付部50から底面伝熱部52に熱の損失なく素早く伝え両者の間に温度差が生じるのを抑えることができるのである。
因みに、伝熱体48からヒートパイプ54、56を取り外した構成においては、LED装置30と、灯具本体4の内底面4Cとの温度差が40℃にも達してしまい、LED装置30の短寿命化や光束低下の要囚となる。
Such a
Here, in addition to the heat transfer through the
Incidentally, in the configuration in which the
次いで、伝熱体48へのヒートパイプ54、56の取付構造について説明すると、保持板取付部50及び底面伝熱部52の各々には、図5に示すように、保持板46又は内底面4Cと接触する面内に、2本のパイプ溝64が形成され、各パイプ溝64に、U字状に曲れたヒートパイプ54、56の直線部54A、56A、54B、56Bが嵌め込まれている。このように、ヒートパイプ54、56をパイプ溝64に収める構成とすることで、保持板取付部50と保持板46との間、及び底面伝熱部52と内底面4Cとの間に、ヒートパイプ54、56によって隙間ができるのを防止し熱伝導性が損なわれないようになっている。
Next, the attachment structure of the
ここで、ヒートパイプ56の一方の直線部56Aを保持板取付部50に接続し、このヒートパイプ56の他方の直線部56Bを底面伝熱部52に接続する際には、保持板取付部50から底面伝熱部52に至る経路たる屈曲部56Cの延びる方向が、灯具本体4の正面方向(投光方向Q)に対して傾斜するように接続している。
さらに詳述すると、図4に示すように、灯具本体4は、アーム8に回動自在に保持されることで、その投光方向Qを調整可能に構成されている。灯具本体4の回動角α=0度を、図4(A)に示す投光方向Qが鉛直下向きの状態とすると、図4(B)に示すように回動角αが90度を超えた場合、伝熱体48にあっては、図6(B)に示すように、保持板取付部50が底面伝熱部52よりも上側に位置する。一方、ヒートパイプ56は、内部に作動液を封入し、熱源側である保持板取付部50で作動液を蒸発させ、その蒸気を放熱源側である底面伝熱部52に移動させて凝縮することで、保持板取付部50から底面伝熱部52に向けて熱を移動するものである。
すなわち、図6(B)のように、保持板取付部50が底面伝熱部52よりも上側に位置した場合、何ら対策を施さないと、ヒートパイプ56内の作動液が放熱源側である底面伝熱部52に溜まり、熱伝達機能が低減されることとなる。
Here, when one
More specifically, as shown in FIG. 4, the
That is, as shown in FIG. 6B, when the holding
そこで、本実施形態では、図6(A)に示すように、保持板取付部50の面が垂直になったときに(回動角α=90度)、この保持板取付部50とヒートパイプ56の一方の直線部56Aとの接続点SA1に対し、ヒートパイプ56の他方の直線部56Bと底面伝熱部52との接続点SA2が上方に位置するようにし、これら2つの接続点SA1、SA2を結ぶ直線が投光方向Qに対して傾斜するようにしてヒートパイプ56を取り付けている。
これにより、図6(A)のように、投光方向Qを水平方向に向けるために、灯具本体4を回動角α=90度まで回動させた場合でも、ヒートパイプ56においては、保持板取付部50との接続点SA1が底面伝熱部52との接続点SA2よりも下方に維持されるため、ヒートパイプ56の伝熱機能を良好に維持することが可能となる。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 6A, when the surface of the holding
Accordingly, as shown in FIG. 6A, even when the
さらに、図6(B)に示すように、灯具本体4を回動角α>90とした場合であっても、接続点SA1、SA2が共に同じ高さ位置になる回動角αthまで、接続点SA1を接続点SA2よりも下方に位置させることができ、上記のように、ヒートパイプ56の伝熱機能を良好に維持することが可能となる。この回動角αthは、接続点SA1と接続点SA2とを結ぶ直線と、保持板取付部50の面の法線方向(本実施形態では投光方向Qと一致)とが成す角度をθとした場合に、αth=90度+θによって規定される。
Further, as shown in FIG. 6B, even when the
ヒートパイプ54の接続点SA1、SA2を投光方向Qからみて互いにずらした配置とした場合、当該伝熱体48を灯具本体4に収める際に、灯具本体4を90度回動させたときに、接続点SA2が接続点SA1よりも上方に位置するように注意する必要が生じる。そこで本実施形態では、伝熱体48の天地を逆にした場合に、上記ヒートパイプ56と同様に配置されるヒートパイプ54を設けることで、伝熱体48を灯具本体4に収める際に、伝熱体48の向きを配慮する必要を無くしている。
また、このようなヒートパイプ54を設けることで、ヒートパイプ54及び56のU字状の部分(屈曲部54C、56C)が互いに異なる方向を向き(非平行状態となり)、特に、本実施形態では、図6に示すように、保持板取付部50の面の法線方向(投光方向Q)の直線に対して、ヒートパイプ54、56が対称にレイアウトされるため、例えばヒートパイプ54、56が伝熱する熱量が略均等になる、等の効果を奏する。
また、これにより、上記回動角α>αthの場合でも、2本以上のヒートパイプにより良好な熱伝達機能が維持できる。
When the connection points SA1 and SA2 of the
Further, by providing such a
Thereby, even when the rotation angle α> αth, a good heat transfer function can be maintained by two or more heat pipes.
さらに、本実施形態では、上記の1組のヒートパイプ54、56を伝熱体48に取り付ける際には、図5に示すように、保持板取付部50から底面伝熱部52に至る経路たるヒートパイプ54、56の各々の屈曲部54C、56Cが伝熱体48を挟んで対向するように取り付ける構成としている。
このように構成することで、ヒートパイプ54、56の屈曲部54C、56Cのいずれかが、保持板取付部50の面に配置した直線部54A、56Aよりも下側に位置するように、灯具本体4が傾けて配置された場合には、その下側に位置する方の屈曲部54C、56Cに作動液が溜まることになるが、他方の屈曲部54C、56Cが直線部54A、56Aよりも必ず上側に位置するため、いずれかの直線部54A、56Aには必ず作動液が溜まることとなり、一方のヒートパイプ54、56の伝熱機能が良好に維持される。
Further, in the present embodiment, when the set of
By configuring in this way, the lamp is such that any one of the
このように、伝熱体48の方向性を無くすことで、本実施形態のLED投光器1においては、灯具本体4の投光方向Qの向きを任意に可変させた場合でも、発光ダイオード40における発光素子のジャンクション部での算出推定による温度と、灯具本体4の外表面との温度差を23℃〜25℃の範囲に収めることができ、灯具本体4の姿勢(投光方向Qの向き)によらず一定の冷却性能を維持し、LED光源ユニット2を適正な温度に維持することができる。
Thus, by eliminating the directionality of the
特に、本実施形態では、LED光源ユニット2の発熱量のうち、約45%が灯具本体4の外郭底面に伝熱される。この外郭底面に伝熱される熱量のうち約75%が上述のヒートパイプ54、56を介して伝熱され、残り25%が伝熱体48により伝熱される。
また、灯具本体4の外郭側面(外郭の全部の側面)には、LED光源ユニット2の発熱量のうちの35%の熱量が受熱部たる保持板46及び中間伝熱部60を介して伝熱され、また、20%の熱量が底面伝熱部52から伝熱されて合計約55%の熱量が伝熱されるようになっている。
本実施形態では、2本のヒートパイプ54、56の断面積と、伝熱体48の胴部58の断面積と、受熱部たる保持板46の断面積の比を1:略30:略15とすることで、上記のような外郭底面及び外郭側面への熱量の配分を正確に実現している。
このようにしてLED光源ユニット2の発熱量の伝熱量を配分することで、灯具本体4の外郭の温度が全体的に略均一になり、灯具本体4の外郭表面全体を放熱体として効率良く使用して外気に放熱させ、LED光源ユニット2の温度を適正な温度に抑えられる。
In particular, in this embodiment, about 45% of the heat generation amount of the LED
Further, 35% of the heat generated by the LED
In the present embodiment, the ratio of the cross-sectional area of the two
By distributing the heat transfer amount of the LED
以上説明したように、本実施形態によれば、LED光源ユニット2と灯具本体4との内底面4Cとの間に、LED光源ユニット2が発する熱を灯具本体4に伝熱する伝熱ユニット32を設け、この伝熱ユニット32を、LED光源ユニット2の基板44の全面に面接触して該LED光源ユニット2から熱を受け、灯具本体4の内側面4Dに接触して伝熱する受熱部たる保持板46に加え、灯具本体4の内底面4Cの略全面に面接触する底面伝熱部52と、保持板46と底面伝熱部52とを熱的に接続するヒートパイプ54を備えて構成した。
As described above, according to the present embodiment, the
この構成によれば、LED光源ユニット2が発する熱が、保持板46によって灯具本体4の内側面4Dに伝熱されるのに加え、この保持板46からヒートパイプ54を介して底面伝熱部52にも伝熱される。この結果、灯具本体4の側面のみならず内底面4Cにも側面と均等に熱が伝熱し、灯具本体4の外表面の略全面を使って放熱が行われる。
これにより、灯具本体4に放熱フィンを設けずとも十分に高い放熱性を実現することができ、また、灯具本体4にヒートシンクを内蔵したり、灯具本体4自信の熱容量を大きくしたりする必要がないから、LEDの放熱効果の低減を抑え、なおかつ、十分な放熱性を実用的な大きさの灯具本体4で実現することができる。
According to this configuration, the heat generated by the LED
Thereby, it is possible to achieve a sufficiently high heat dissipation without providing a heat radiating fin in the
また、本実施形態によれば、伝熱ユニット32の伝熱体48に、受熱部たる保持板46及び底面伝熱部52と熱的に接続され、保持板46が接触する灯具本体4の内側面4Dの箇所と内底面4Cとの間の中間位置で内側面4Dに接触して伝熱する中間伝熱部60を設ける構成としたため、灯具本体4の側面全体の温度ムラを抑制し、灯具本体4の外表面全体から略均一に放熱を行わせることができる。
In addition, according to the present embodiment, the inside of the
また、本実施形態によれば、伝熱ユニット32の伝熱体48を、高熱伝導性を有するアルミの押出成型により一体成型すると共に、受熱部たる保持板46に接触して熱的に接続された保持板取付部50と、底面伝熱部52との間の胴部58に空洞部62を設ける構成としたため、伝熱体48の軽量化が図られる。
Further, according to the present embodiment, the
特に、灯具本体4の容積に対して伝熱体48の体積を15%〜20%程度とし、かつ、伝熱体48の体積に対して空洞部62の容積を40%〜50%とすることで、灯具本体4の外表面における最大と最小の温度差を3℃以下とし、灯具本体4の外表面全体に均一にLED光源ユニット2の発熱を伝えることができる。
また、伝熱体48の体積に対して空洞部62の容積を40%〜55%とすることで、LED装置30の基板44と保持板46(保持板取付部50)との間の接触箇所と、灯具本体4の外表面との温度差を25℃以下まで抑えることができ、冷却性に優れたLED投光器1が実現される。
In particular, the volume of the
Moreover, the contact location between the board |
また、本実施形態によれば、ヒートパイプ54の一端側と受熱部たる保持板46(保持板取付部50)との接続点SA1と、ヒートパイプ54の他端側と底面伝熱部52との接続点SA2とを結んだ直線が、投光方向Qに対して傾斜するように、ヒートパイプ54で保持板取付部50と底面伝熱部52とを接続する構成としたため、投光方向Qを略水平に向けた場合であっても、接続点SA1が接続点SA2よりも下方に位置し、ヒートパイプ54の伝熱機能を良好に維持することができる。
Further, according to the present embodiment, the connection point SA1 between the one end side of the
本実施形態では、2本のヒートパイプ54、56の断面積と、伝熱体48の胴部58の断面積と、受熱部たる保持板46の断面積の比を1:略30:略15といった所定の比率とすることで、灯具本体4の外郭表面全体の温度が略均一になり、灯具本体4の外郭表面全体を放熱体として効率良く使用して外気に放熱させ、LED光源ユニット2の温度を適正な温度に抑えることができる。
In the present embodiment, the ratio of the cross-sectional area of the two
なお、上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。
例えば、上述した実施形態では、1組のヒートパイプ54、56の屈曲部54C、56Cが、灯具本体4の側面からみて互いに交差するように設けたが、これに限らず、屈曲部54C、56Cが保持板取付部50の法線方向を軸にして対称であれば良く、例えばハの字状に設けても良い。
また例えば、上述した実施形態では、本発明のLED照明器具を投光器に適用した場合を説明したが、これに限らず、LED光源を灯具本体に納めた構成の照明器具であれば、任意の照明器具に本発明を適用することができる。
The above-described embodiment is merely an aspect of the present invention, and can be arbitrarily modified and applied within the scope of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the
Further, for example, in the above-described embodiment, the case where the LED lighting device of the present invention is applied to a projector has been described. However, the present invention is not limited to this, and any lighting device may be used as long as the lighting device has a configuration in which the LED light source is housed in the lamp body. The present invention can be applied to instruments.
1 LED投光器
2 LED光源ユニット
4 灯具本体
4C 内底面
4D 内側面
10 投光開口
30 LED装置
32 伝熱ユニット
40 発光ダイオード素子
46 保持板
48 伝熱体
50 保持板取付部
52 底面伝熱部
54、56 ヒートパイプ
58 胴部
60 中間伝熱部
62 空洞部
Q 投光方向
SA1、SA2 接続点
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記灯具本体を回動自在に支持し投光方向を調整可能にするアームと、
前記灯具本体の底面から離間して配置したLED光源と、
前記LED光源と前記灯具本体との底面との間に設けられ、前記LED光源が発する熱を前記灯具本体に伝熱する伝熱ユニットと、を備え、
前記伝熱ユニットは、
前記LED光源に接触して熱を受け前記灯具本体の内側面に接触して伝熱する受熱部と、前記灯具本体の底面に接触する底面伝熱部とを有し、高熱伝導性を有するユニット本体と、
前記ユニット本体の受熱部に延びる直線部と底面伝熱部に延びる直線部と、これらの直線部を結ぶ屈曲部とを有し、内部に作動液が封入され、前記ユニット本体の受熱部と底面伝熱部とを熱的に接続するヒートパイプと、
を備え、
少なくとも2本の前記ヒートパイプのそれぞれの屈曲部を交差させて前記ユニット本体に設けた
ことを特徴とするLED照明器具。 A bottomed lamp body with a projection opening on the front ;
An arm that rotatably supports the lamp body and adjusts a light projecting direction;
An LED light source disposed away from the bottom surface of the lamp body ;
A heat transfer unit that is provided between the LED light source and the bottom surface of the lamp body, and transfers heat generated by the LED light source to the lamp body;
The heat transfer unit is
A unit having high heat conductivity, having a heat receiving part that contacts the LED light source and receives heat to contact and heat transfer to the inner surface of the lamp body, and a bottom heat transfer part that contacts the bottom surface of the lamp body The body,
The unit body has a linear portion extending to the heat receiving portion, a linear portion extending to the bottom surface heat transfer portion, and a bent portion connecting these linear portions, and the working fluid is sealed therein, and the heat receiving portion and bottom surface of the unit body A heat pipe that thermally connects the heat transfer section;
Equipped with a,
The LED lighting apparatus according to claim 1, wherein the unit main body is provided with the bent portions of at least two heat pipes intersecting each other .
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