(57)【要約】【課題】本発明は、氷結を防止できるＬＥＤの発光装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係るＬＥＤ発光装置は、ランプハウジングと、前記ランプハウジングに設けられるＬＥＤ発光モジュールと、前記ＬＥＤ発光モジュールに電力を提供する電源ドライバと、を備えるＬＥＤ発光装置であって、前記ＬＥＤ発光装置は、前記ランプハウジングに接続され、且つ前記ランプハウジングの表面温度を検出する温度センサをさらに備え、前記温度センサは、前記ランプハウジングの表面温度が特定の温度より低いことを検出すると、前記電源ドライバに制御信号を入力し、前記ＬＥＤ発光モジュールを流れる電流を増大させ、前記ＬＥＤチップから発生した多くの熱量が、前記ランプハウジングに伝導され、前記ランプハウジングの表面温度を特定の温度以上で維持させる。【選択図】図１
2013138095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプハウジングと、前記ランプハウジングに設けられるＬＥＤ発光モジュールと、前記ＬＥＤ発光モジュールに電力を提供する電源ドライバと、を備えるＬＥＤ発光装置であって、
前記ＬＥＤ発光装置は、前記ランプハウジングに接合され、且つ前記ランプハウジングの表面温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記温度センサは、前記ランプハウジングの表面温度が特定の温度より低いことを検出すると、前記電源ドライバに制御信号を送り、前記ＬＥＤ発光モジュールを流れる電流を増大させ、前記ＬＥＤチップから発生した多くの熱量が、前記ランプハウジングに伝導され、前記ランプハウジングの表面温度を特定の温度以上で維持させることを特徴とするＬＥＤ発光装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤ発光装置は、前記ランプハウジングに接合される熱伝導基板と、前記熱伝導基板に接合される複数のＬＥＤと、をさらにを備えることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤ発光装置は、前記熱伝導基板に接合される放熱体と、前記放熱体の一端に設けられ、且つ前記ＬＥＤに電気接続される接続ヘッドと、を備え、
前記放熱体は、半円柱状であり、前記熱伝導基板に接合される平面と、前記平面に対向する曲面と、を備え、前記曲面の外周面には、雄ねじ部が設けられ、
前記ランプハウジングは、半円柱状の本体と、前記本体の一端から外に向かって延在する端部と、を備え、前記接続ヘッドは、前記ランプハウジングの前記端部に接続され、前記本体の内表面には雌ねじ部が設けられ、前記放熱体の雄ねじ部は前記本体の雌ねじ部に螺合されることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項４】
前記接続ヘッドの外周面には、雄ねじ部が設けられ、前記ランプハウジングの端部には、前記接続ヘッドの前記雄ねじ部に螺合される雌ねじ部が設けられることを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項５】
前記熱伝基板は、前記放熱体の前記平面に接合される第一表面と、前記第一表面に対向する第二表面と、前記第一表面の両側からそれぞれ前記第二表面に向かって延在する２つの傾斜表面と、を備え、
前記ＬＥＤは、前記第二表面及び前記傾斜表面に設けられることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項６】
前記ＬＥＤ発光装置は、前記熱伝導基板に接合される放熱体と、前記放熱体の一端に設けられ、且つ前記ＬＥＤに電気接続される接続ヘッドと、を備え、
前記放熱体は、円柱状であり、前記ＬＥＤ発光モジュールと前記接続ヘッドとは、それぞれ前記放熱体の両端に設けられ、前記放熱体及び接続ヘッドの外周面には、それぞれ雄ねじ部が設けられ、
前記ランプハウジングは、本体と、前記本体の一端から外に向かって延在する端部と、を備え、前記端部内には、前記接続ヘッドの雄ねじ部に螺合される雌ねじ部が設けられ、前記本体内には、前記放熱体の雄ねじ部に螺合される雌ねじ部が設けられることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項７】
前記ＬＥＤ発光装置は、前記熱伝導基板に取付けられ、且つ前記複数のＬＥＤを被覆するランプシェードをさらに備え、
前記ランプシェードには、２つの係合部が設けられ、前記熱伝導基板には、前記係合部に対応する貫通孔が開設され、前記ランプハウジングには、貫通孔に対応する固定孔が設けられ、
前記ランプシェードの係合部が前記熱伝導基板の貫通孔に穿設され、且つ前記ランプハウジングの固定孔に係合されることによって、前記前記ランプシェード及び前記熱伝導基板は前記ランプハウジングに固定されることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関し、特にＬＥＤ発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ，ＬＥＤ）を光源とするランプは、従来の白熱灯に比べて、長寿命、低消費電力、環境に優しいという利点を有するので、現在広く利用されている。しかし従来のＬＥＤランプは、外表面の温度が低いので、雪が降った場合など、その表面に積もった雪を溶かすことができず、氷結してしまう。そのため、不十分な明かりにより交通事故の発生を招く恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
以上の問題点に鑑みて、本発明は、氷結を防止できるＬＥＤの発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係るＬＥＤ発光装置は、ランプハウジングと、前記ランプハウジングに設けられるＬＥＤ発光モジュールと、前記ＬＥＤ発光モジュールに電力を提供する電源ドライバと、を備えるＬＥＤ発光装置であって、前記ＬＥＤ発光装置は、前記ランプハウジングに接合され、前記ランプハウジングの表面温度を検出する温度センサをさらに備え、前記温度センサは、前記ランプハウジングの表面温度が特定の温度より低いことを検出すると、前記電源ドライバに制御信号を送り、前記ＬＥＤ発光モジュールを流れる電流を増大させ、ＬＥＤチップから発生した多くの熱量が、前記ランプハウジングに伝導され、前記ランプハウジングの表面温度を特定の温度以上で維持させる。
【発明の効果】
【０００５】
従来の発明に比べて、本発明に係るＬＥＤ発光モジュールは、ＬＥＤ発光モジュールから発生する熱量を、迅速に前記ランプハウジングへ伝導することができ、前記ランプハウジングに設置された温度センサにより、前記ランプハウジングの表面温度を検出し、前記ランプハウジングの表面温度を特定の温度以上で維持させることによって、前記ランプハウジングの外表面が氷結することを防止する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第一実施形態に係るＬＥＤ発光装置の構造を示すブロック図である。
【図２】図１に示した本発明の第一実施形態に係るＬＥＤ発光装置の断面図である。
【図３】図２に示した本発明の第一実施形態に係るＬＥＤ発光装置の一部の拡大図である。
【図４】図２に示した本発明の第一実施形態に係るＬＥＤ発光装置の分解図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係るＬＥＤ発光装置の断面図である。
【図６】本発明の第三実施形態に係るＬＥＤ発光装置の断面図である。
【図７】本発明の第四実施形態に係るＬＥＤ発光装置の断面図である。
【図８】図７に示した四実施形態に係るＬＥＤ発光装置のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図９】本発明の第五実施形態に係るＬＥＤ発光装置の断面図である。
【図１０】本発明の第六実施形態に係るＬＥＤ発光装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
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。
【０００８】
本発明に係る第一実施形態のＬＥＤ発光装置１００は、交通信号灯、街灯、看板などに利用することができる。図１及び図２に示したように、前記ＬＥＤ発光装置１００は、ランプハウジング１０と、前記ランプハウジング１０に設けられるＬＥＤ発光モジュール２０と、前記ランプハウジング１０に接続される温度センサ３０と、前記ＬＥＤ発光モジュール２０に電力を提供する電源ドライバ６０と、を備える。
【０００９】
図３を併せて参照すると、前記ＬＥＤ発光モジュール２０は、平板状の熱伝導基板２２と、前記熱伝導基板２２に設けられる複数のＬＥＤ２４と、前記熱伝導基板２２に設けられ、且つ前記ＬＥＤ２４と間隔をあけて配置される電極回路層２５と、前記ＬＥＤ２４及び前記電極回路層２５を被覆して設置される封止体２７と、を備える。また、前記ＬＥＤ２４は、ベース２４２と、前記ベース２４２に設けられるＬＥＤチップ２４１と、前記ＬＥＤチップ２４１に形成される正、負の電極２４３と、を備える。前記ＬＥＤ２４は、熱伝導材料により、前記熱伝導基板２２に設けられ、各々のＬＥＤチップ２４１は、前記正、負の電極により、前記電極回路層２５に電気接続される。
【００１０】
前記ＬＥＤチップ２４１は、リン化物（ＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｐ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１））又はヒ素化物（ＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ａｓ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１））からなることができ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの酸化物又は窒化ガリウム（ＧａＮ）などの窒化物の蛍光物質を励起できる材料からなることができ、又は蛍光物質を励起できる短い波長の光を発することができるその他窒化物の半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）からなることもできる。本実施形態において、前記ＬＥＤチップ２４１は、窒化物の光物質を励起できる紫外光から赤色光までの範囲にある短い波長の光を発することができる窒化物の半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）からなる。前記ＬＥＤ２４のベース２４２は、真性半導体（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）または自然にその他不純物が混ざり合った半導体（ｕｎｉｎｔｅｎｔｉｏｎａｌｌｙ  ｄｏｐｅｄ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）である。前記ベース２４２のキャリア濃度（ｃａｒｒｉｅｒ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）は、５×１０６ｃｍ−３であり、または５×１０６ｃｍ−３より小さい。好ましくは、前記ベース２４２のキャリア濃度は、２×１０６ｃｍ−３であり、または２×１０６ｃｍ−３より小さい。つまり、前記ベース２４２のキャリア濃度が低くなればなるほど、電気伝導率も低くなり、前記ベース２４２を流れる電流を絶縁させることができる。前記ベース２４２は、スピネル、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ケイ素（Ｓｉ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの材料からなり、又はダイヤモンドのような熱伝導性に優れ、且つ電気伝導率が低い材料からなる。
【００１１】
前記熱伝導基板２２は、ＡｌｘＯｙ（酸化アルミニウム）、窒化アルミニウム、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）などのような電気絶縁性、高熱伝導率、低熱膨張係数を持つセラミック材料からなり、その熱伝導係数は、２０（Ｗ/Ｍｋ）である。前記熱伝導基板２２の熱膨張係数は、前記ＬＥＤ２４のベース２４２の熱膨張係数とほぼ同じであり、前記熱伝導基板２２を前記ＬＥＤ２４に確実に結合させる。
【００１２】
前記ＬＥＤ２４と前記熱伝導基板２２は、金（Ａｕ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ビスマス（Ｂｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）などの金属又は合金からなる共晶層２８により、接合される。
【００１３】
前記電極回路層２５は、前記熱伝導基板２２に直接に設けられ、且つ前記共晶層２８から離間し、ニッケル(Ｎｉ)、金、スズ、ベリリウム、アルミニウム、インジウム、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、銀、銅（Ｃｕ）などの金属又はその合金、または酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、添加酸化亜鉛（ＧＺＯ）が混合されたガリウム、酸化亜鉛が混合されたアルミニウムのなどの透明な電子伝導性酸化物（ＴＣＯ）からなる。前記電極回路層２５は、スパッタ法（ｓｐｕｔｔｅｒｒｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ）、物理蒸着法（ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＰＶＤ）、電子ビーム蒸着法（ｅ−ｂｅａｍ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、化学蒸着法（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＣＶＤ）により、前記熱伝導基板２２に形成される。
【００１４】
前記封止体２７は、シリコン、エポキシ樹脂やポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）からなる半球形、又は矩形である。前記封止体２７内には硫化物、アルミニウム酸塩、酸化物、ケイ酸塩、窒化物などの少なくとも一つの蛍光物質が分散されることができる。
【００１５】
図４を併せて参照すると、前記熱伝導基板２２には、２つの貫通孔２２０が開設される。前記ランプハウジング１０には、それぞれ前記熱伝導基板２２の２つの貫通孔２２０に対応する２つの固定孔１２が設けられており、２つの固定部品４０をそれぞれ前記熱伝導基板２２の貫通孔２２０に挿入し、且つ前記ランプハウジング１０の固定孔１２に係合させることによって、前記ＬＥＤ発光モジュール２０を前記ランプハウジング１０に固定する。
【００１６】
前記温度センサ３０は、前記ランプハウジング１０の表面に接合され、前記ランプハウジング１０の表面温度を検出する。前記温度センサ３０は、前記ランプハウジング１０の表面温度が０℃より低いことを検出すると、制御信号を前記電源ドライバ６０に送り、前記電源ドライバ６０をコントロールすることによって、前記ＬＥＤ発光モジュール２０を流れる電流を増大させ、且つ前記ＬＥＤ発光モジュール２０におけるＬＥＤチップ２４１から発生する多くの熱量を前記熱伝導基板２２及び前記ランプハウジング１０に伝導させて前記ランプハウジング１０の表面温度を上昇させる。前記ランプハウジング１０の温度が０℃以上まで上昇すると、前記ＬＥＤ発光モジュール２０を流れる電流を増大させることは停止され、前記ランプハウジング１０の表面温度が０℃以上でそのまま維持されると、前記ランプハウジング１０の外表面及び前記ＬＥＤ発光モジュール２０における隣り合う２つのＬＥＤ２４の間の氷結は防止される。
【００１７】
本発明に係る第二実施形態のＬＥＤ発光装置２００において、上述した第一実施形態と異なる部分についてのみ、詳細に説明する。図５に示したように、前記ＬＥＤ発光装置２００は、前記熱伝導基板２２に取付けられ、且つ前記複数のＬＥＤ２４を被覆するランプシェード５０をさらに備え、外界から水が入ることを防止する。また前記ＬＥＤ発光装置２００には、前記ランプシェード５０から下に向かって延在し、且つ熱伝導基板２２の貫通孔２２０に対応する２つの係合部５２が形成され、前記ランプハウジング１０の固定孔１２ａは前記ランプハウジング１０を貫通し、前記ランプシェード３０の係合部５２が前記熱伝導基板２２の貫通孔２２０に穿設され、且つ前記ランプハウジング１０の固定孔１２ａに係合されることによって、前記前記ランプシェード３０及び前記熱伝導基板２２は前記ランプハウジング１０に固定される。
【００１８】
本発明に係る第三実施形態のＬＥＤ発光装置３００において、上述した第二実施形態と異なる部分についてのみ、詳細に説明する。図６に示したように、前記ＬＥＤ発光装置３００は、前記熱伝導基板２２に取付けられ、且つ前記複数のＬＥＤ２４を被覆する中実のランプシェード５０ａをさらに備える。
【００１９】
本発明に係る第四実施形態のＬＥＤ発光装置４００において、上述した実施形態と異なる部分についてのみ、詳細に説明する。図７及び図８に示したように、前記ＬＥＤ発光装置４００は、前記ＬＥＤ発光モジュール２０に固定され、且つランプハウジング１０ｂに収容される放熱体７０と、前記ＬＥＤ発光モジュール２０に電気接続される接続ヘッド８０と、をさらに備える。
【００２０】
前記放熱体７０は、銅などのような熱伝導性が優れた材料からなり、半円柱体であり、矩形の平面７１と、前記平面７１に対向する曲面７２と、を備え、前記曲面７２の外周面には、前記放熱体７０の放熱面積を増大させるための雄ねじ部７４が設けられる。
【００２１】
前記熱伝導基板２２は、矩形の平板状であり、前記放熱体７０の平面７１に接合される第一表面２２２と、前記第一表面２２２に対向する第二表面２２４と、を備える。前記ＬＥＤ２４は、前記熱伝導基板２２の第二表面２２４に設けられる。
【００２２】
前記接続ヘッド８０は、前記放熱体７０の一端に設けられ、前記電源ドライバ６０及び前記ＬＥＤ発光モジュール２０の各々のＬＥＤ２４に電気接続され、前記電源ドライバ６０から得た電流を前記接続ヘッド８０により、前記ＬＥＤ発光モジュール２０へ送る。前記接続ヘッド８０の外周面には、雄ねじ部８２が設けられる。前記ランプハウジング１０ｂは、半円柱状の本体１４ｂと、前記本体１４ｂの一端から外に向かって延在する端部１６ｂと、を備える。前記本体１４ｂの内表面には、前記放熱体７０の雄ねじ部７４に螺合される雌ねじ部１４０ｂが設けられる。前記端部１６ｂの内表面には、前記接続ヘッド８０の雄ねじ８２部に螺合される雌ねじ部１６０ｂが設けられる。
【００２３】
前記雄ねじ部８２及び前記雄ねじ部７４を前記雌ねじ部１６０ｂ及び前記雌ねじ部１４０ｂにそれぞれ螺合させることによって、前記接続ヘッド８０及び前記放熱体７０を前記ランプハウジング１０ｂ内に固定することができると同時に、前記ランプハウジング１０ｂに対する前記放熱体７０の接触面積を大きくすることができるため、前記ＬＥＤ発光モジュール２０から発生する熱量を前記放熱体７０によって、迅速に前記ランプハウジング１０ｂに伝導することができ、従ってランプハウジング１０ｂの表面温度を上げることができる。
【００２４】
本発明に係る第五実施形態のＬＥＤ発光装置５００において、上述した第四実施形態と異なる部分についてのみ、詳細に説明する。図９に示したように、前記熱伝導基板２２ａは、前記放熱体７０の平面７１に接合される第一表面２２２ａと、前記第一表面２２２ａに対向する第二表面２２４ａと、前記第一表面２２２ａの両側からそれぞれ前記第二表面２２４ａに向かって延在する２つの円弧状表面２２６と、前記２つの円弧状表面２２６の端部と前記第二表面２２４ａの両側とにそれぞれ接続される２つの傾斜表面２２５と、を備える。前記第二表面２２４ａの面積は、前記第一表面２２２ａの面積より小さい。前記ＬＥＤ２４は、前記第二表面２２４ａ及び前記傾斜表面２２５上に設けられ、前記ＬＥＤ２４を異なる方向に向かって発光させることで、照明の範囲を広くすることができる。
【００２５】
本発明に係る第六実施形態のＬＥＤ発光装置６００において、上述した第四実施形態と異なる部分についてのみ、詳細に説明する。図１０に示したように、前記放熱体７０ｃは、円柱状であり、前記ランプハウジング１０ｃも円柱状である。前記ＬＥＤ発光モジュール２０と前記接続ヘッド８０とは、それぞれ前記放熱体７０ｃの両端に設けられ、ランプシェード５０ｃは、前記ＬＥＤ発光モジュール２０を被覆する。
【００２６】
従来に比べて、ＬＥＤ発光装置６００は、本発明のＬＥＤ発光モジュール２０、２０ａから発生する熱量を、迅速に前記ランプハウジング１０、１０ｂ、１０ｃへ伝導し、前記ランプハウジング１０、１０ｂ、１０ｃに配置された温度センサ３０により、前記ランプハウジング１０、１０ｂ、１０ｃの表面温度を検出し、前記ランプハウジング１０の表面温度を０℃以上で維持させることによって、前記ランプハウジング１０の外表面が氷結することを防止する。
【００２７】
以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形又は修正が可能であり、該変形又は修正も又、本発明の特許請求の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。
【符号の説明】
【００２８】
１０、１０ｂ、１０ｃ                            ランプハウジング
１４ｂ                                          本体
１６ｂ                                          端部
１４０ｂ、１６０ｂ                              雌ねじ部
１００、２００、３００、４００、５００、６００  ＬＥＤ発光装置
２０、２０ａ                                    ＬＥＤ発光モジュール
３０                                            温度センサ
６０                                            電源ドライバ
７０、７０ｃ                                    放熱体
７１                                            平面
７２                                            曲面
７４、８２                                      雄ねじ部
８０                                            接続ヘッド
２２、２２ａ                                    熱伝導基板
２２２、２２２ａ                                第一表面
２２４、２２４ａ                                第二表面
２２５                                          傾斜表面
２２６                                          円弧状表面
２４                                            ＬＥＤ
２４１                                          ＬＥＤチップ
２４２                                          ベース
２４３                                          電極
２２０                                          貫通孔
１２、１２ａ、５２                              固定孔
４０                                            固定部品
５０、５０ａ、５０ｃ                            ランプシェード
２５                                            電極回路層
２８                                            共晶層
２７                                            封止体
【図１】
2013138095.tif 000003
【図２】
2013138095.tif 000004
【図３】
2013138095.tif 000005
【図４】
2013138095.tif 000006
【図５】
2013138095.tif 000007
【図６】
2013138095.tif 000008
【図７】
2013138095.tif 000009
【図８】
2013138095.tif 000010
【図９】
2013138095.tif 000011
【図１０】
2013138095.tif 000012