(57)【要約】【課題】ＬＥＤは室温では高い発光効率で発光する反面、ＬＥＤ１個あたりで発生することができる光束が小さい。そのため、一般照明用にＬＥＤを使用するためには多数のＬＥＤを並べて使用しなければならないため、ＬＥＤの小形である特徴を十分に生かすことが出来ず、またコスト的にも高くなってしまうという欠点があった。【解決手段】ＬＥＤで発生した熱を効率よく外部に逃がす手段としてＬＥＤ素子を冷却用液体を内部に通した金属パイプの表面にＬＥＤを実装し、冷却用液体を自然対流または強制対流により対流させ、対流熱伝達によってＬＥＤ素子を冷却する構成とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱用液体と前記放熱用液体を収容する容器と、前記容器の表面に実装されたＬＥＤとを具備したことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
放熱用液体と前記放熱用液体と少なくとも一部分が直接接触するように配置されたＬＥＤとを具備したことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
放熱用液体と前記放熱用液体と少なくとも一部分が実質的に前記放熱用液体を透過させない層を介して接触するように配置されたＬＥＤとを具備したことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
少なくとも一部が略透明の容器の中にＬＥＤと放熱用液体とが配置されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置
【請求項５】
前記放熱用液体を強制的に流動させる装置を具備したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
前記放熱用液体の沸点がＬＥＤ素子の発熱温度よりも低いことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一に記載のＬＥＤ照明装置
【請求項７】
前記放熱用液体は略透明であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一に記載のＬＥＤ照明装置
【請求項８】
ＬＥＤチップの近傍に中空部を有する部品を具備したことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項９】
ＬＥＤチップを搭載し電源を供給するリードフレームと前記中空部を有する部品とが少なくとも一部で接触していることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項１０】
請求項８〜９項のいずれか一に記載の前記中空部に放熱用液体を具備したことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項１１】
請求項１０項記載の前記放熱用液体を強制的に流動させる装置を具備したことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を使用した照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤは小形で長寿命でありかつ近年その発光効率の向上が目覚ましく、また白色光を発生させる製品が開発されたことにより照明用としての用途が広がりつつある。
【０００３】
図８は、例えば特開２００２ー２６１３３３号に記載されているＬＥＤの構造図である。図８に記載されたＬＥＤは一般にプリント基板に表面実装して使用され、プリント基板からリードフレーム８０を通して発光素子１０に電源が供給され、発光素子１０はこの電気エネルギーの一部を光エネルギーに変換し、この光は封止部材４０を通して放射される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記ＬＥＤは室温環境では高い発光効率で発光する反面、ＬＥＤ１個あたりで発生することができる光束が小さいため一般照明用途での普及のための大きな障害要因になっている。ＬＥＤ１個あたりで発生することができる光束が制限されている理由は、ＬＥＤ１個あたりで発生することができる光束を大きくするため入力電力を大きくするとＬＥＤ自体の素子温度が高くなり発光効率が低下する点、ＬＥＤに消費させる電力を大きくしすぎるとＬＥＤの素子温度が許容温度を超えて故障する恐れがあるため入力できる電力に限界がある点、等である。そのため、一般照明用にＬＥＤを使用するためには多数のＬＥＤを並べて使用しなければならないため、ＬＥＤの小形である特徴を十分に生かすことが出来ず、またコスト的にも高くなってしまうという欠点があった。
一方ＬＥＤに放熱フィンを取り付けることによって、ＬＥＤで発生した熱を空気中に放散させてＬＥＤの温度を下げることはできる。しかし放熱フィンを取り付けると、形状が大きく、また重くなるためＬＥＤの小形・軽量の特徴を十分生かすことができなくなるという欠点がある。
【０００５】
本発明の目的は上述した課題を解決するためになされたもので、簡単な構成で高光束、高効率で小形・軽量のＬＥＤ照明装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために下記で説明する構成を取ることにより、ＬＥＤで発生した熱を効率よく外部に逃がすことが出来、そのため素子温度が低下して素子温度上昇による発光効率の低下を防止できる。また更に１素子当たりに入力できる電力を増やすことができるため光出力を増やすことができる。
【０００７】
本発明ではＬＥＤで発生した熱を効率よく外部に逃がす手段としてＬＥＤ素子を液体に浸し、自然対流または強制対流により液体を対流させ、対流熱伝達によってＬＥＤ素子を冷却する構成とした。更に沸点がＬＥＤ素子の発熱温度よりも低い液体を選ぶことにより、上記液体の相変化時の吸熱効果が期待できるためより一層の冷却効果が得られる。そのため小形で軽量のＬＥＤ照明装置を実現することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施例を図面と共に説明する。図１は本発明によるＬＥＤ照明装置の一実施例を示す。図１に示すように、例えば金属製のパイプ１０１の一部の表面にＬＥＤ素子実装基板１０２を貼り付け、金属製パイプ１０１の一部はポンプ１０４を通っており金属パイプ１０１の中に充填されている冷却液を循環させている。１０５は冷却液の流れを示している。また金属製パイプ１０１の一部は例えば図１の屈曲部１０３に示すように屈曲されており表面積を大きくすることにより空気中に冷却液の熱を放散しやすい構造となっている。ＬＥＤ素子実装基板１０２は図２に示すように、アルミナ基板１１７の表面に銅箔パターンを設け、銅箔パターン上にＬＥＤ１０６〜１１０を実装する構成となっている。ＬＥＤ１０６〜１１０は電源１１６からリード線と銅箔パターンを介して電源を供給される。また抵抗１１１〜１１５がそれぞれＬＥＤ１０６〜１１０と電気的に直列になるように接続されており、ＬＥＤ１０６〜１１０に流れる電流を制限している。アルミナ基板１１７は電気的に絶縁性を有しており、ＬＥＤ１０６〜１１０等と金属製パイプ１０１との間の絶縁を行っている。このような構造とすることにより、ＬＥＤ１０６〜１１０で発生した熱はアルミナ基板１１７と金属パイプ１０１の金属外壁を通して冷却液に伝達されることになり、アルミナ基板１１７と金属パイプ１０１の金属外壁は熱伝導率が高いため、ＬＥＤ１０６〜１１０で発生した熱を効率良く冷却液に逃がすことができる。また冷却液はポンプ１０４で循環されており、ＬＥＤ１０６〜１１０から送られてきた熱を効率よく金属パイプの屈曲部１０３から空気中に放散することができる。このように図１の構成とすることにより、ＬＥＤで発生した熱を効率よく空気中に放散できるためＬＥＤの温度が上昇しにくくなり、ＬＥＤ１個当たりに入力できる電力を増やすことができる。またＬＥＤ素子温度上昇を抑えることができるため発光効率の低下を防止できる。これらの効果が期待できることから、高効率で高出力のＬＥＤ照明装置を実現することが可能になる。また金属パイプ１０１の形状の自由度は高いためＬＥＤが実装されている部分以外は照明装置の内部に収納してしまうことができ外観上の問題にはならない。
【０００９】
図３および図４は本発明の他の一実施例を示す図で、図３が斜視図、図４は側面図である。図３および図４において示すように、例えば上面が透明になっている方形の容器１２８の底面に複数のＬＥＤ１１８〜１２５が実装され、冷却液１２９がパイプ１２６から容器１２８の内部に供給され、パイプ１２９から排出される構造となっており、複数のＬＥＤ１１８〜１２５及び複数のＬＥＤ１１８〜１２５に電力を供給する線１３０は撥水膜１３１でコーティングされている。複数のＬＥＤ１１８〜１２５で発生した熱は薄い撥水層１３１のみを通してほぼ直接冷却液１２９に伝わるため、大きな放熱効果を期待できる。複数のＬＥＤ１１８〜１２５の発光面は容器１２８の上面の透明部分１２６と接しているため、ＬＥＤ１１８〜１２５から発した光は効率よく外部に取り出すことができる。
【００１０】
用いる冷却液１２３が透明の液体であれば、複数のＬＥＤ１１８〜１２５の発光面と容器１２８の透明部分との間に隙間を設け、複数のＬＥＤ１１８〜１２５の発光面側からも直接冷却液１２９に放熱することが可能になり更に大きな放熱効果を期待できる。
【００１１】
図５及び図６は他の一実施例の説明図で、砲弾型ＬＥＤの放熱効果を高める例を示しており、図５が正面図、図６が側面図である。リードフレーム１３４は皿状部分１３６を具備し、皿状部分１３６にはＬＥＤチップ１３３と蛍光体１３９とが設置され、ＬＥＤチップ１３３の一対の電極はワイヤ１３２及び１４１でリードフレーム１３７及び１３４と電気的に接続され、リードフレーム１３４は金属パイプ１３５と機械的に密着した構造となっており、金属パイプ１３５の内部は図１の例と同様冷却液１３８が充填された構造となっている。ＬＥＤチップ１３３で発生した熱はリードフレーム１３４及び金属パイプ１３５の壁面を通した非常に小さい距離を隔てて冷却液１３８に伝わり、図１と同様に冷却液を循環させることによって、効率よく熱を逃がすことができる。
【００１２】
図７は他の一実施例の説明図で、図５及び図６で説明した放熱構造と同様の放熱構造を図９のチップ形ＬＥＤに応用した例である。１４２は冷却液１４３を充填した金属パイプでその他図８と同一符号は同一もしくは同等の部分を示す。この場合も図４と同様にＬＥＤチップ１０で発生した熱は、近傍にある金属パイプ１４２の中の冷却液１４３に効率よく伝わることができる。
【００１３】
以上、詳述したように本発明のＬＥＤ照明装置は小型で高出力、高効率である特徴を有する。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、小形で高出力のＬＥＤ照明装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の一実施例の説明図である。
【図２】本発明による第１の一実施例の説明図である。
【図３】本発明による第２の一実施例の説明図である。
【図４】本発明による第２の一実施例の説明図である。
【図５】本発明による第３の一実施例の説明図である。
【図６】本発明による第３の一実施例の説明図である。
【図７】本発明による第４の一実施例の説明図である。
【図８】従来例の説明図である。
【符号の説明】
１０１……パイプ
１０２……ＬＥＤ実装基板
１０３……屈曲部
１０４……ポンプ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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