(57)【要約】      （修正有）【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】ＬＥＤ照明装置１０は、略平板状の外形を有するフレーム内に配設された空冷ファン１１と、前記空冷ファンの側部に連結され、前記空冷ファンの前記略平板状のフレーム１２に並んで延在される略平板状の外形を有し、前記空冷ファンの作動により流動する空気を導入する流路を有する放熱部１３と、前記放熱部の外周部に配列された発光ダイオード１５からなる発光部１４とを有することを特徴とする。空冷ファンを作動させることで発光ダイオード１５を配してなる発光部１４で発生した熱を効率良く放出することができ、装置を全体的に平板状の構造にできることから、設置場所を選ばないような取り付けが可能となる。【選択図】図１
2008218075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平板状の外形を有するフレーム内に配設された空冷ファンと、
前記空冷ファンの側部に連結され、前記空冷ファンの前記略平板状のフレームに並んで延在される略平板状の外形を有し、前記空冷ファンの作動により流動する空気を導入する流路を有する放熱部と、
前記放熱部の外周部に配列された発光ダイオードからなる発光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】
前記空冷ファンの前記フレームには開口部が形成され、該開口部は前記放熱部との連結部分で前記流路に接続す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】
前記放熱部は、一方向に直線状に延長され、前記発光部の発光ダイオードも該放熱部の延長方向に沿って配列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】
前記放熱部の流路の延長方向は、前記空冷ファンのファンの回転軸の軸方向とは異なる方向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６】
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７】
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６記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項８】
前記空冷ファン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記載のＬＥＤ照明装置。
【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、略平板状の外形を有するフレーム内に配設された空冷ファンと、前記空冷ファンの側部に連結され、前記空冷ファンの前記略平板状のフレームに並んで延在される略平板状の外形を有し、前記空冷ファンの作動により流動する空気を導入する流路を有する放熱部と、前記放熱部の外周部に配列された発光ダイオードからなる発光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。本発明のＬＥＤ照明装置の発光部は、略平板状の外形を有する放熱部の外側に配設される。空冷ファンと放熱部が共に略平板状であるために、全体としても略平板状の形状に収めることができ、例えば既存の直線状の蛍光灯を置き換える場合にも好適であり、場所を取らずに配設可能である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のＬＥＤ照明装置によれば、略平板状の前記空冷ファンでとの間で空気を導入若しくは導出するように放熱部には流路が形成される。前記空冷ファンを作動させた際には、空気がその流路を通過して流れるようにすることができ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、空冷ファンと放熱部が共に略平板状であるために、全体としても略平板状の形状に収めることができ、既存の蛍光灯などの照明設備をそのまま使用する形式で、既存の設備を本発明の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】
【００１３】
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。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照明装置の平面図である。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、略平板状の外形を有するフレーム１２内に配設された空冷ファン１１と、空冷ファン１１の側部に連結され、空冷ファン１１の略平板状のフレーム１２に並んで延在される略平板状の外形を有し、前記空冷ファンの作動により流動する空気を導入する流路を有する放熱部１３と、放熱部１３の外周部１３gに配列された発光ダイオード１５からなる発光部１４とを有している。
【００１４】
本実施形態のＬＥＤ照明装置１０に搭載される空冷ファン１１は、鉛直方向を軸方向とする回転軸２１を中心にフレーム１２内で回転する構造を有しており、コーナーには取り付け用のビス孔２２が形成されている。空冷ファン１１は全体として略平板状であり、上方より見た場合には略正方形であって、回転駆動される羽根部２３を搭載させた厚みを有している。フレーム１２は羽根部２３の外周に離間して配設されて、全体として矩形状であってその中心に羽根部２３を配するために円筒状に切欠いた形状を有する。羽根部２３の中心の回転軸２１には図示しないＤＣモーターが取り付けられており、そのＤＣモーターに電源を供給することで空冷ファン１１の羽根部２３が回転し、冷却用の空気の流動を作り出すように構成されている。
【００１５】
空冷ファン１１のフレーム１２の放熱部１３側の側部には、切欠きが設けられており、その切欠き部分を通過して冷却用の空気が流れるようになっている。すなわち、空冷ファン１１の上面は、空冷ファン１１の羽根部２３が露出して、周囲の空気の取り入れ口若しくは吐き出し口となるが、空冷ファン１１の下面は基板１６が空冷ファン１１の底面全体を覆うように設けられていて、空冷ファン１１の羽根部２３により流動させられた空気は空冷ファン１１の底面を通過するようには流れず、フレーム１２の放熱部１３側の側部に形成された切欠き部分を通過して冷却用の空気が流れるようになっている。このため空冷ファン１１のＤＣモーターに電流を流すことで、羽根部２３が回転し、フレーム１２の切欠き部分を介して放熱部１３の流路１７に冷却用の空気を通すことができる。
【００１６】
このような空冷ファン１１に隣接して矩形状の例えばアルミニウムの如き金属製ブロック材からなる放熱部１３が設けられている。放熱部１３はその底面側は薄いアルミニウムなどの金属板からなる基板１６に取り付けられており、先に説明した空冷ファン１１側では放熱部１３の側面１３ｓが密着するように形成されている。基板１６は空冷ファン１１と放熱部１３で共通であり、空冷ファン１１を基板１６に固定し、放熱部１３を基板１６に固定することで、基板１６を介して空冷ファン１１と放熱部１３を一体化させることができる。本実施形態においては、放熱部１３の内部には３つの平行に直線状に延長される流路１７が形成されており、その流路１７を空気が流れることによって、放熱部１３にある熱を空気によって奪うことができる。放熱部１３の側面１３ｓには開口部が形成されており、その開口部がフレーム１２に形成された切欠き部分と連続することで、空冷ファン１１の作動に応じて流路１７に空気を流すことができる。空冷ファン１１から放熱部１３の流路１７に空気を送ることもでき、放熱部１３の流路１７から空冷ファン１１に空気を導出することもできる。
【００１７】
金属製ブロック材からなる放熱部１３の表面側には、台座部１８上に搭載される形で本実施形態の発光部１４を構成する５つの発光ダイオード１５が直線状に略等間隔に配列されている。各発光ダイオード１５はそれぞれチップ型の高出力のパワーＬＥＤからなる。５つの発光ダイオード１５は台座部１８を介して放熱部１３に接続する。したがって、各発光ダイオード１５で発生する熱は、台座部１８を介して放熱部１３に効率良く伝わる。また、発光ダイオード１５の側方には、図示しないセンサーが設けられており、このセンサー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。
【００１８】
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、空冷ファン１１並びに放熱部１３の両方ともが略平板状の構造を有しており、壁面や天井などに装着させる場合でも場所をとらずに装着させることができる。また、空冷ファン１１を作動させることで、放熱部１３の内部に形成された流路１７に空気を流すことができるが、空冷ファン１１のフレーム１２の一部を切欠いて流路１７と連結させているため、空冷ファン１１並びに放熱部１３を略平板状の構造の同じ厚み内に収めることができ、場所を選ばない照明装置の配置が可能である。また、基板１６が空冷ファン１１の底面全体を覆うため、空冷ファン１１の回転軸２１を略平板状の面に垂直な方向にしても略平板状の面内方向である水平方向に空気を効率良く流すことができる。
【００１９】
図３は本実施形態のＬＥＤ照明装置の変形例を一部破断して示す分解図である。この図３に示すＬＥＤ照明装置は、空冷ファン３１の空気導出側にスロット３５を有し、そのスロット３５内に芳香剤パッケージ３６を挿入可能とした例である。
【００２０】
本実施形態のＬＥＤ照明装置は、図３に示すように、発光部として発光ダイオード３８が台座部３９を介して放熱部３７に搭載される構造を有しており、発光ダイオード３８で発生した熱は台座部３９を介して放熱部３７に伝わる。一方、図中分解して示すところの空冷ファン３１はフレーム３２内に所定の羽根部３３を有しており、図示しないDCモーターの回転により羽根部３３が回転する。フレーム３２の一部には、放熱部３８の図示しない流路に連続する切欠き部３４が設けられており、この切欠き部３４を介して流路の空気が空冷ファン３１内に導入される。
【００２１】
空冷ファン３１は、上面に図示しないカバーが取り付けられ、図中下側が空気の吹き出し側とされるが、その空気の吹き出し側とされる下側には芳香剤パッケージ３６を挿入可能とするスロット３５が設けられる。芳香剤パッケージ３６はそのフレーム４０に挟みこむ形式で芳香剤が取り付けらており、空冷ファン３１から排出される空気に芳香剤によるにおいを乗せることが可能である。なお、図中、光の照射面が上となっているが、下面を光の照射面としても良く、スロット３５が設けられる側も空冷ファン３１の上側とし、空冷ファン３１から空気を上側に吹き出すようにしても良い。
【００２２】
このような芳香剤パッケージ３６を着脱自在とする構造により、発光ダイオード３８の冷却のための空気の流動を、芳香剤の拡散に応用することができ、照明を行いながらにおいも拡散させることができ、トイレなどの用途に特に有効である。
【００２３】
図４は図３に示す本実施形態のＬＥＤ照明装置の回路構成例のブロック図であり、図３に示すＬＥＤ照明装置の回路構成例は直流の１２Ｖ若しくは２４Ｖが供給される例である。電源４１には直流の１２Ｖ若しくは２４Ｖが供給され、この直流電圧が電源４１から制御回路４２、電流制御部４４、及びＤＣファン４７に供給される。ＤＣファン４７は、例えば常に放熱器４６から空気を吸気する方向の送風を行っており、放熱器４６を介して流れる空気によりＬＥＤ４５を冷却する。制御回路４２は、センサー４３からの信号に応じて、ＬＥＤ４５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４３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。ＬＥＤ４５は電流制御部４４を流れる電流によって、輝度或いは点滅が制御される。
【００２４】
ＤＣファン４７の空気排出側には芳香剤４８が取り付けられており、放熱器４６を通過した空気（Air）が芳香剤４８を通過し、その芳香剤の成分が本実施形態のＬＥＤ照明装置の周囲の空気中に拡散されることを示している。本発明のＬＥＤ照明装置は、例えば、ＤＣファン４７を制御回路４２によって制御されるように構成することもでき、センサー４３をにおいについてのセンサーとした場合では、異臭や悪臭が発生した場合にＤＣファン４７が作動するように構成することも可能である。
【００２５】
次に、図５乃至図８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５の（a）及び（ｂ）に示すレイアウトは、平板状のフレームを有する空冷ファン５１と同じく平板状の放熱部５３が並んで配設される例である。平板状のフレームを有する空冷ファン５１に、その平板内に収まるサイズで羽根部５２が取り付けられており、裏面側には平板状のカバー５５が取り付けられている。従って、羽根部５２の回転軸の軸方向に沿って空気を導入し、その導入した空気をカバー５５によって平板状の放熱部５３側に流すことができる。放熱部５３にはその上面の中心部に３つのＬＥＤ５４が配置されており、放熱部５３の面内方向に延長された流路に沿って空冷ファン５１からの空気が流れ、空冷ファン５１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。
【００２６】
図６の（a）及び（ｂ）に示すレイアウトは図５に示した装置レイアウトの変形例であり、放熱部６３の上面ではなく、側面に３つのＬＥＤ６４が配置されており、放熱部６３の面内方向に延長された流路に沿って空冷ファン６１からの空気が流れ、空冷ファン５１の羽根部６２の回転時にはカバー６５によってこの部分を通過するように空気が流れ所望の空冷が実現される。図６に示す装置レイアウトでは、一方の側面にのみ３つのＬＥＤを配しているが、反対側にも同様なＬＥＤを配することができる。
【００２７】
図７の（a）及び（ｂ）に示すレイアウトは、平板状の放熱部７３を挟んで一対の平板状フレームを有する吸気用、排気用の空冷ファン７１、７６が並んで配設される例である。先ず吸気側となる平板状のフレームを有する空冷ファン７１に、その平板内に収まるサイズで羽根部７２が取り付けられており、裏面側には平板状のカバー７５が取り付けられている。従って、羽根部７２の回転軸の軸方向に沿って空気を導入し、その導入した空気をカバー７５によって平板状の放熱部７３側に流すことができる。放熱部７３にはその上面の中心部に６つのＬＥＤ７４が配置されており、放熱部７３の面内方向に延長された流路に沿って空冷ファン７１からの空気が流れ、空冷ファン７１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。
【００２８】
さらに図７の（a）及び（ｂ）に示すレイアウトでは、排気側にも空冷ファン７６が取り付けられており、平板状のフレームを有する空冷ファン７６に、その平板内に収まるサイズで羽根部７７が取り付けられており、裏面側には平板状のカバー７８が取り付けられている。従って、カバー７８に沿って導入した空気を羽根部７７の回転軸の軸方向に向かって放出することができる。１つの空冷ファンでは冷却のための空気量が足りない場合でも、同じ平板状の構造を保ったまま、空気の流量を増加させることのできるレイアウトになっている。
【００２９】
図８の（a）及び（ｂ）に示すレイアウトは図７に示した装置レイアウトの変形例であり、放熱部８３の上面ではなく、両側の側面に３つずつのＬＥＤ８４が配置されている。吸気用の空冷ファン８１の羽根部８２の回転時にはカバー８５によって放熱部８３の面内方向に延長された流路に沿って空気が流れ、排気側の空冷ファン８６には内部に羽根部８７と裏面側に平板状のカバー８８とが設けられていることから、放熱部８３の流路の空気を羽根部８７の回転軸の軸方向に向かって放出することができる。
【００３０】
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。また、本実施形態のＬＥＤ照明装置によれば、空冷ファン並びに放熱部が略平板状の構造に保たれることから、壁面や天井などに装着させる場合でも場所をとらずに装着させることができる。
【００３１】
また、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】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態にかかるＬＥＤ照明装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の平面構造図である。
【図３】本発明の他の実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の要点分解斜視断図であって、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照明装置の制御系統の一例を示すブロック図である。
【図５】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６】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７】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更に他の一例を示す図である。
【図８】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また更に他の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  ＬＥＤ照明装置
１１  空冷ファン
１２  フレーム
１３  放熱部
１４  発光部
１５  発光ダイオード
１６  基板
１７  流路
１８  台座部
１９  放熱器
２１  回転軸
２２  ビス孔
２３  羽根部
３１  冷却ファン
３２  フレーム
３３  羽根部
３４  切欠き部
３５  スロット
３６  芳香剤パッケージ
３７  放熱器
３８  発光ダイオード
３９  台座部
４０  フレーム
４１  電源
４２  制御回路部
４３  センサー
４４  電流制御部
４５  ＬＥＤ
４６  放熱器
４７  ＤＣファン
４８  芳香剤
５１  空冷ファン
５２  羽根部
５３  放熱部
５４  ＬＥＤ
５５  カバー
６１  空冷ファン
６２  羽根部
６３  放熱部
６４  ＬＥＤ
６５  カバー
７１  空冷ファン
７２  羽根部
７３  放熱部
７４  ＬＥＤ
７５  カバー
７６  空冷ファン
７７  羽根部
７８  カバー
８１  空冷ファン
８２  羽根部
８３  放熱部
８４  ＬＥＤ
８５  カバー
８６  空冷ファン
８７  羽根部
８８  カバー
【図１】
2008218075.tif 000003
【図２】
2008218075.tif 000004
【図３】
2008218075.tif 000005
【図４】
2008218075.tif 000006
【図５】
2008218075.tif 000007
【図６】
2008218075.tif 000008
【図７】
2008218075.tif 000009
【図８】
2008218075.tif 000010