JP2013182900A - Lamp and illuminating device - Google Patents
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Abstract
【課題】新たな放熱経路を確保することにより輝度の向上を図れるランプを提供する。
【解決手段】ランプ1は、LEDチップ(半導体発光素子)22を有するLEDモジュール505と、LEDモジュール505の点灯中において、気相と液相間の相変化或いは固相と液相間の相変化を利用して物質循環経路を形成し、LEDモジュール505で発生した熱を円筒状部材640の基台61側(低温域)に伝える熱伝達材670とを備える。
【選択図】図1A lamp capable of improving luminance by securing a new heat radiation path is provided.
A lamp 1 includes an LED module 505 having an LED chip (semiconductor light emitting element) 22 and a phase change between a gas phase and a liquid phase or a phase change between a solid phase and a liquid phase while the LED module 505 is turned on. And a heat transfer material 670 that forms a material circulation path and transfers heat generated by the LED module 505 to the base 61 side (low temperature region) of the cylindrical member 640.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、半導体発光素子を用いたランプと、それを用いた照明装置に関し、特に半導体発光素子の放熱性向上に関するものである。 The present invention relates to a lamp using a semiconductor light emitting element and an illuminating device using the lamp, and more particularly to improving heat dissipation of the semiconductor light emitting element.
近年、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)は、一定レベルの光出力および発光効率が達成され、ランプ用途として使用されつつある。
ところで、LEDは、温度が上昇すると発光効率が低下してしまうため、温度が高ければ供給電力が同じでも輝度は低下してしまう。従って、このLEDを用いたランプでは、LEDの温度上昇を抑制するためにランプの放熱特性の向上が求められている。
2. Description of the Related Art In recent years, light emitting diodes (LEDs) have been used as lamp applications because they have achieved a certain level of light output and luminous efficiency.
By the way, since the luminous efficiency of the LED decreases when the temperature rises, the brightness decreases even if the supplied power is the same if the temperature is high. Therefore, in the lamp using this LED, in order to suppress the temperature rise of the LED, improvement of the heat dissipation characteristic of the lamp is required.
特に、照明メーカとしては、デバイスメーカが作製したLEDモジュール(LED素子)の発光効率以上にその値を向上させることはできない。従って、そのような状況下では、ランプの放熱特性を向上させることが重要となってくる。
これに対して、従来から、LEDモジュールで発生した熱を、主として、筐体や口金に伝導させて後、筐体の外表面から外部へ放出させたり、口金からソケットを介して照明器具側へ放出させたりするランプが提案されている(特許文献1参照)。
In particular, as a lighting manufacturer, the value cannot be improved beyond the luminous efficiency of the LED module (LED element) produced by the device manufacturer. Therefore, under such circumstances, it is important to improve the heat dissipation characteristics of the lamp.
In contrast, conventionally, the heat generated in the LED module is mainly conducted to the housing and the base, and then released from the outer surface of the housing to the outside, or from the base to the luminaire side through the socket. There has been proposed a lamp to be discharged (see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載された技術では、一定レベル以上の輝度向上のためにLEDモジュールへの供給電力を増加させた場合、放熱が十分ではなく、LEDの温度上昇を十分に抑制できず、LEDの発光効率が低下してしまう。従って、輝度向上のためには、ランプの放熱経路として、口金からソケットを介して照明器具側へ至る経路を太くしたり、その他に新たな放熱経路を確保したりする必要がある。
However, in the technique described in
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、新たな放熱経路を確保することにより高出力化、即ち、更なる輝度の向上を図れるランプを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above reasons, and an object of the present invention is to provide a lamp capable of achieving high output, that is, further improving luminance by securing a new heat radiation path.
上記目的を達成するために、本発明に係るランプは、半導体発光素子を有するLEDモジュールと、筐体部と熱的に結合した基台との間に、LEDモジュールの点灯中において、気相と液相間の相変化或いは固相と液相間の相変化を利用した物質循環経路を形成する熱伝達材を容壁内に密封している。 In order to achieve the above object, a lamp according to the present invention includes a gas phase between an LED module having a semiconductor light emitting element and a base thermally coupled to a housing portion during lighting of the LED module. A heat transfer material that forms a material circulation path using a phase change between the liquid phases or a phase change between the solid phase and the liquid phase is sealed in the container wall.
本構成によれば、LEDモジュールの点灯中において、気相と液相間の相変化或いは固相と液相間の相変化を利用して物質循環経路を形成し、LEDモジュールで発生した熱を低温域に伝える熱伝達材を備える。従って、LEDモジュールで発生した熱は、熱伝達材による気相と液相間の相変化或いは固相と液相間の相変化が関与した物質循環経路によって経路の低温域へ伝えられていく。容壁の低温域に伝えられた熱は、更に、基台を経由した熱伝導で筐体外部へと導かれる。これにより、出力を上げてもLEDモジュールの温度上昇を抑制することができるので、LEDの発光効率の低下を抑制でき、またLEDの素子破壊を抑制できる。その結果、LEDモジュールの高出力化が達成できる。 According to this configuration, during the lighting of the LED module, a material circulation path is formed using the phase change between the gas phase and the liquid phase or the phase change between the solid phase and the liquid phase, and the heat generated in the LED module is generated. Equipped with a heat transfer material that transmits heat to low temperatures. Therefore, the heat generated in the LED module is transferred to the low temperature region of the path through the material circulation path in which the phase change between the gas phase and the liquid phase by the heat transfer material or the phase change between the solid phase and the liquid phase is involved. The heat transferred to the low-temperature region of the wall is further guided to the outside of the housing by heat conduction through the base. Thereby, even if it raises an output, since the temperature rise of an LED module can be suppressed, the fall of the luminous efficiency of LED can be suppressed and the element destruction of LED can be suppressed. As a result, high output of the LED module can be achieved.
<実施の形態1>
<1>構成
本実施の形態に係るランプ1の全体構成について、図1および図2を参照しながら説明する。ここで、図1は、ランプ1の斜視図、図2は、ランプ1の断面図である。図2の一点鎖線Jは、ランプ1のランプ軸を示している。
<
<1> Configuration The overall configuration of the
図1および図2に示すように、本実施の形態に係るランプ1は、白熱電球に代替する電球形のLEDランプであって、光源であるLEDモジュール505と、バルブ7と、電力を受電する口金11と、支持部材17と、水分固定材570とを備える。さらに、本実施の形態に係るランプ1は、ケース(筐体)9と、一対のリード線49、51と、回路ユニット15とを備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
この図1および図2に示すような、LEDモジュール505をランプ1の中央に配置し、透光性のバルブ7を介して光を四方八方に放出するタイプの電球形LEDランプは、その優れた照明心理効果(クリア白熱電球を模したきらめき感)が照明利用者に受け入れられており、照明利用者の間で注目を集めている。
<1−1>LEDモジュール
図3は、LEDモジュール505の構造を示す図である。図3(a)は、LEDモジュール505の平面図であり、図3(b)は、図3(a)におけるA−A’線矢視断面図である。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, a light bulb shaped LED lamp in which the
<1-1> LED Module FIG. 3 is a diagram illustrating the structure of the
図3(a)および(b)に示すように、LEDモジュール505は、モジュール基板521と、モジュール基板521の表面に実装された複数のLEDチップ22と、LEDチップ22を封止する封止体23を備える。
モジュール基板521は、平面視形状が円形状をしており、中央部を挟んで対向する両端部それぞれに平面視円形状の貫通孔26が形成されるとともに略中央部に平面視矩形状の貫通孔25が形成されている。また、モジュール基板521上には、LEDチップ22同士を電気的に接続(直列接続又は/及び並列接続である。)したり、LEDチップ22と回路ユニット15とを電気的に接続するための配線パターンが形成されたりしている。この配線パターンには、各貫通孔26の外周部に形成された給電端子24a,24bが含まれる。ここで、各貫通孔26は、LEDチップ22と回路ユニット15とを電気的に接続するリード線49、51の端部を挿通するためのものである。また、貫通孔25は、モジュール基板521と支持部材17との結合に用いられるものである。詳細は後述する。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
The
モジュール基板521は、LEDチップ22から発せられた光のうち、後方へ発せられた光を遮らないように、透光性材料により構成されている。つまり、モジュール基板521の上面側のLEDチップ22で発せられてモジュール基板521に向かう光が、そのままモジュール基板521を透過してバルブ7から出射するように、モジュール基板521を透光性材料により構成している。この透光性材料としては、例えば、ガラスやアルミナ等がある。また、LEDチップ22から基板側へ発せられた光の利用を考慮すると、配線パターンも透光性の材料で構成されるのが好ましく、このような透光性の材料としてはITO等がある。なお、モジュール基板521としては、例えば、金属板と、当該金属板のLEDチップ22の実装される面側に貼り付けられた絶縁シートとからなるものを採用してもよい。
The
LEDチップ22は、複数あり、間隔(例えば、等間隔である。)をおいて、円形状のモジュール基板521上に配置されている。このLEDチップ22は、GaN系半導体から形成されたいわゆる青紫色発光ダイオードである。なお、このLEDチップ22の個数、配置等は、ランプ1に要求される輝度等により適宜変更してもよい。
封止体23は、主に、透光性材料からなる。封止体23は、LEDチップ22への空気や水分の侵入を防止する機能を有する。ここでは、複数のLEDチップ22が直線状に配されている列単位で、当該列を構成するLEDチップ22を被覆している。
There are a plurality of
The sealing
封止体23は、空気等の侵入防止機能の他、LEDチップ22から発せられた光の波長を当該光の波長とは異なる波長に変換する必要がある場合は、LEDチップ22からの光の波長を変換する波長変換機能も有する。なお、波長変換機能は、例えば、蛍光体材料を透光性材料に混入することにより実現できる。
封止体23を構成する透光性材料としては、例えばシリコーン樹脂を利用することができる。また、波長変換機能を持たせる場合には、変換材料としては例えば蛍光体粒子を利用することができる。前述のように、LEDチップ22は青色光を発光色とするものである場合、透光性材料に青紫色光を黄色光に変換する黄色蛍光体粒子を分散させると、LEDチップ22から出射された青紫色光と、蛍光体粒子により波長変換された黄色光とにより混色された白色光が発せられる。また、演色性を向上させるため、それ以外の発光色の蛍光体粒子を含めても良い。
In addition to the function of preventing intrusion of air or the like, the sealing
As a translucent material constituting the sealing
<1−2>バルブ
図1および図2に示すように、バルブ7は、白熱電球のそれと同じような形状をしている。バルブ7は、ここでは、一般白熱電球(フィラメントを有する電球)と似た形状をした、いわゆるAタイプである。なお、バルブ7の形状は、必ずしもA形である必要はない。
<1-2> Bulb As shown in FIGS. 1 and 2, the bulb 7 has the same shape as that of an incandescent bulb. Here, the bulb 7 is a so-called A type having a shape similar to that of a general incandescent bulb (bulb having a filament). Note that the shape of the valve 7 is not necessarily the A shape.
バルブ7は、中空の球状をした球状部7aと、筒状をした筒状部7bとを備える。筒状部7bは、球状部7aから離れるに従って縮径している。
バルブ7は、透光性材料であるガラスから形成されている。なお、バルブ7は、例えば、透光性の樹脂材料や透光性セラミックス等から形成されてもよい。
<1−3>口金
口金11は、ランプ1が照明装置に取り付けられ点灯された際に、照明装置のソケットから電力を受けるための部材である。口金11の種類は、特に限定されるものではないが、例えばエジソンタイプであるE26口金やE17口金が挙げられる。図2に示すように、口金11は、略円筒形状であって外周面が雄螺子となっているシェル部27と、シェル部27に絶縁部29を介して装着されたアイレット部31とを備える。ここで、シェル部27には、リード線33が接続され、アイレット部31には、リード線35が接続されている。そして、口金11で受電した電力は、2本のリード線33,35を介して回路ユニット15に入力される。また、口金11の内周面には、ケース9に螺合させるための螺合部が形成されている。
The valve 7 includes a hollow
The bulb 7 is made of glass which is a light transmissive material. The bulb 7 may be formed of, for example, a translucent resin material or translucent ceramic.
<1-3> Base The
<1−4>ケース(筐体部)
ケース9は、回路ユニット15を収納するためのケースである。図2に示すように、ケース9は、円筒状の第1ケース部9aと、これに連なる円筒状の第2ケース部9bとからなる。
第1ケース部9aは、内径がバルブ7の開口部7c側の外径とほぼ同じであり、上端部にバルブ7が接着剤により固着されている。また、第1ケース部9aの下端部には、周壁の全周に亘って溝部9cが形成されており、後述の回路基板41の周部がこの溝部9cに嵌合した形で、回路ユニット15が第1ケース部9aに固定される。従って、回路ユニット15で発生した熱は、後述の回路基板41の周部から第1ケース部9aに伝導する。そして、第1ケース部9aの外表面は外気に露出しており、ケース9に伝導した熱は、第1ケース部9aの外表面から外部に放出される。
<1-4> Case (housing)
The case 9 is a case for housing the
The
第2ケース部9bは、外周面が口金11の内周面と接触するように構成されており、第2ケース部9bの外周面には口金11と螺合するための螺合部が形成されている。この螺合部によって、第2ケース部9bと口金11とが接触している。従って、回路ユニット15からケース9に伝導した熱は、第2ケース部9bを介して口金11にも伝導し、口金11の外表面からも放熱される。また、第2ケース部9bの外壁の一部には、リード線33の先端部が嵌め込まれる溝部9dが形成されている。
The second case portion 9b is configured such that the outer peripheral surface is in contact with the inner peripheral surface of the
このケース9は、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等の樹脂材料から形成されている。なお、ケース9は、射出成形によって一体的に成形される。
ところで、バルブ7および以下に記す基台61により構成される構造体は、ケース9の第1ケース部9aに固着されている。この構造体は、断熱性を有する樹脂材料からなる接着剤により、第1ケース部9aに固着されている。これにより、回路ユニット15で発生しケース9に伝導した熱が、バルブ7および基台61へは伝導しない。従って、回路ユニット15で発生した熱がLEDモジュール505に伝導してしまうことを防止でき、LEDモジュール505の温度上昇の抑制を図ることができる。
The case 9 is made of a resin material such as polybutylene terephthalate (PBT). The case 9 is integrally formed by injection molding.
Incidentally, a structure constituted by the valve 7 and the base 61 described below is fixed to the
<1−5>回路ユニット
回路ユニット15は、口金11を介して受電した電力を、LEDモジュール505に供給する。回路ユニット15は、回路基板41と、回路基板41上に実装された各種の回路素子43から構成されている。
回路基板41は、ケース9の第1ケース部9a内部の係止構造を利用して固定される。具体的には、第1ケース部9aの内部の溝部9cに回路基板41の周縁部が嵌合した形で係止されている。
<1-5> Circuit Unit The
The
回路ユニット15は、口金11からリード線33,35を介して供給される交流電力を整流平滑する整流平滑回路と、整流平滑回路からの入力電圧を昇降圧してLEDモジュール505に出力する電力変換回路とを備えている。なお、この回路ユニット15は、更に、調光回路等の他の回路を適宜組み合わせて構成されたものであってもよい。ただし、本実施例ではこの回路ユニット15を駆動させず、外部DC電源からの電力供給でLEDモジュール505を点灯させる構成を採った。
The
<1−6>リード線
リード線49,51は、回路ユニット15からLEDモジュール505に電力を供給するためのものである。
リード線49は、その一端部がLEDモジュール505の給電端子24aと導電性接合部材90を介して電気的に接続されており、他端部が回路ユニット15の高電位側の出力端と電気的に接続されている。また、リード線51は、その一端部が給電端子24bと導電性接合部材90を介して電気的に接続されており、他端部が回路ユニット15の低電位側の出力端と電気的に接続されている。ここで、リード線49,51の上記一端部は、貫通孔26に挿通された状態で、導電性接合部材90により給電端子24a,24b(図3参照)に固着されている。上述したように、本実施例におけるリード線49,51は、外部DC電源に接続された。
<1-6> Lead Wire The
One end of the
<1−7>支持部材
支持部材17は、基台61の上面(バルブ7の内周面)からバルブ7の内方に向かって延伸している。この支持部材17は、棒状の形状を有し、先端部(頂部17cの上面)にLEDモジュール505が固定され、基端部が基台61に固着されている。
また、支持部材17の頂部17cの上面が、平坦であり、この頂部17cの上面に支持部材17の延出方向に突出する平面視矩形状の凸部17dが設けられている。この凸部17dの平面視形状は、LEDモジュール505のモジュール基板521における貫通孔525の平面視形状と一致しており、凸部17dと貫通孔525とが嵌合した状態で支持部材17の頂部17cの上面にLEDモジュール505が載置される。これにより、LEDモジュール505が、支持部材17の頂部17cの上面で支持部材17の延出方向を軸として回転するのを抑止できる。
<1-7> Support Member The
Further, the top surface of the
また、支持部材17は、LEDモジュール505のモジュール基板521の熱伝導率よりも大きい熱伝導率の材料により形成された中実構造である。具体的には、支持部材17は、アルミニウムからなる。なお、支持部材17は、他の金属材料等により形成してもよい。
また、支持部材17の基端部は、基台61に接着剤で固定されている。この接着剤としては、例えばシリコーン樹脂からなる接着剤を用いることができる。これにより、LEDモジュール505から支持部材17に伝わった熱を基台61に効率良く伝導させることができる。ただし、この熱伝導経路だけでは更なる高効率化を図ることはできない。すなわち、この熱伝導で熱抵抗を更に下げるためには支持部材17の支柱径を大きくする必要があるが、そうすると今度はランプ配光分布に支障をきたす懸念が増してくる。また、本実施の形態の変形例にあっては、この支持部材17を無くし、その代わりに、以下で説明する円筒状部材540を密閉容器に変更してもよい。
The
The base end portion of the
<1−8>基台
基台61は、略円板状の形状を有し、支持部材17の基端部が接着剤で固定されている。即ち、基台61は、支持部材17の長手方向における他端側が固定された状態で支持部材17を支持している。なお、基台61と支持部材17とは、一体加工されたものであってもよい。また、基台61は、その周面がケース9の内周面に接触した状態でケース9に固定されている。すなわち、基台61の周部全体には、段部61cが形成されており、基台61がケース9に固定された状態で段部61cとケース9の周壁との間に生じる隙間にバルブ7の開口側端部7cが位置した状態で、シリコーン樹脂からなる接着剤により固着されている。さらに、基台61における中央部を挟んだ2箇所それぞれには、回路ユニット15からLEDモジュール505に電力を供給するためのリード線49,51を挿通するための貫通孔61bが貫設されている。
<1-8> Base The
<1−9>円筒状部材
円筒状部材540は、中心軸方向における一端部がモジュール基板521におけるLEDチップ22および封止体23側とは反対側に接着剤で固着され、他端部は基台61に接着剤で固着されている。この円筒状部材540の周壁が内封容壁を構成している。円筒状部材は、ガラス等の透光性材料から形成されている。ここで、円筒状部材540と基台61とを、あるいは円筒状部材540とモジュール基板521とを固着するための接着剤としては、密着・気密性に優れた材料、例えばシリコーン樹脂が好適である。なお、この円筒状部材540は、先述したように容器的構成をとっていてもよい。
<1-9> Cylindrical Member The
<1−10>水分固定材
水分固定材570は、モジュール基板521と円筒状部材540とで囲まれる領域S5内のモジュール基板521側に、熱伝達材670としての水を収着した状態で配置されている。一方、円筒状部材540内の水蒸気は、この水分固定材570から蒸発(脱着)したものである。言い換えれば、この水分固定材570は、その場にて円筒状部材540内に存在する水分子を可逆的に収着脱着させる機能を有する。ここで、「収着」とは、水分固定材570表面への水分子の吸着と、水分固定材570表面に吸着した水分子が水分固定材570を構成する親水性の高い高分子への吸収とが同時に起こる現象をいう。この水分固定材570は、吸湿性の高い高分子(以下「吸湿性高分子」と称す。)を主材料とする。そして、水分固定材570では、水分子が吸湿性高分子の有する親水性極性基との水素結合の形式で吸着され、さらに、この吸湿性高分子に入り込んで吸収されていく。この吸湿性高分子としては、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)がある。また、水分固定材570は、他に、ポリアクリレートからなる繊維と、シリカゲル(本実施例ではシリカゲルをアルコールで処理をしたシリカ・エタノール)とを含んでいる。
<1-10> Moisture Fixing Material The
本実施の形態に係る水分固定材570には、具体例として10%PVA水の約1.0gにより約0.1gのポリアクリレートおよび約5mgのシリカ・エタノールを吸水させた状態のものを使用した。
<2>ランプの放熱特性について
次に、本実施の形態に係るランプ1の放熱特性について説明する。
As a
<2> Regarding Heat Dissipation Characteristics of Lamp Next, heat dissipation characteristics of the
まず、本実施の形態に係るランプ1と比較例に係るランプとで点灯状態におけるLEDモジュール505近傍の温度を測定した結果を述べる。ここで、比較例に係るランプは、本実施の形態に係るランプ1と略同様の構成を有するが、円筒状部材540が無い点で本実施の形態に係るランプ1と相違している。また、ランプ1および比較例に係るランプそれぞれへの供給電力はDC連続動作の外部電源により、その値を6.5Wとした。
First, the result of measuring the temperature in the vicinity of the
比較例に係るランプの場合、点灯状態において、基台61の温度が約88.4℃であるのに対して、LEDモジュール505近傍の温度は、107℃であった(基台61とLEDモジュール505近傍の温度差が18.6℃)。
一方、本実施の形態に係るランプ1の場合、ベースアップ点灯状態において、基台61の温度が88.5℃であるのに対して、LEDモジュール505近傍の温度は、約96.5℃であった(基台61とLEDモジュール505近傍との温度差が8.0℃)。
In the case of the lamp according to the comparative example, in the lighting state, the temperature of the
On the other hand, in the
本実験の結果をまとめたものを表1に示す。 Table 1 summarizes the results of this experiment.
つまり、本実施の形態に係るランプ1では、比較例に係るランプに比べてLEDモジュール505近傍の温度と基台61の温度との差が縮小しており、熱抵抗値の縮小効果が認められている。
次に、本変形例に係るランプ1の放熱モデルについて図4(a)を用いて説明する。
LEDモジュール505で発生した熱が水分固定材570に伝導すると、水分固定材570に収着されていた熱伝達材である水分子は、水分固定材570に伝導した熱を吸収して脱離する。この水分固定材570からの水分子の蒸発(脱着)は、水分固定材570からの熱が用いられ、その部位は冷却される。
That is, in the
Next, a heat dissipation model of the
When the heat generated in the
水分固定材570を脱着した水分子(図4(a)中の矢印A51参照)は、円筒状部材がつくる空間内の水蒸気圧を上昇させるが、その圧力が当該空間で最も温度の低い部位の飽和蒸気圧を上回れば、その部位にて水の凝縮(液化)が始まる(図4(a)中のB52参照)。そのときに、凝縮熱が同部位に移される。
続いて、基台61内表面に付着した凝縮水は、重力により水滴となって落下し(図4(a)18中のC53参照)、再び、水分固定材570に収着される。
Water molecules desorbed from the moisture fixing material 570 (see arrow A51 in FIG. 4 (a)) increase the water vapor pressure in the space created by the cylindrical member, but the pressure is the lowest temperature in the space. If the saturated vapor pressure is exceeded, condensation (liquefaction) of water begins at that site (see B52 in FIG. 4A). At that time, the heat of condensation is transferred to the same site.
Subsequently, the condensed water adhering to the inner surface of the base 61 falls as water droplets due to gravity (see C53 in FIG. 4A) and is again sorbed to the
その後、水分固定材570内に収着された水分子は、再び、LEDモジュール505から水分固定材570に伝導した熱を吸収して水分固定材570から脱着(蒸発)する(図4(a)中の矢印A51参照)。
以上のように、図4(a)が示すベースアップ点灯(口金が斜め方向を含む)の場合、円筒状部材540がつくる管壁内側の領域S5内において、水分子の水分固定材570からの脱着、基台61表面での凝縮(液化)、液相状態の水分子の基台61から水分固定材570への水滴落下、水分固定材570への収着という循環が生じる。これにより、ランプ1の点灯時において水分固定材570に保持される水分子は、減少することなく一定量に維持される。従って、ランプ1の点灯中において絶えずLEDモジュール505を冷却することが可能となる。なお、支持部材17を廃し、円筒状部材540から密閉容器740仕様に変更(図4(b)参照)しても、先の実施例と同様の結果を得ることが期待できる。なお、この構成でランプ配光分布に大きな支障をきたすことはない。
Thereafter, the water molecules sorbed in the
As described above, in the case of the base-up lighting shown in FIG. 4A (the base includes an oblique direction), the water molecules from the
結局、本実施の形態に係るランプ1では、LEDモジュール505の点灯中において、気相と液相間の相変化を利用して物質循環経路を形成し、LEDモジュールで発生した熱を低温域に伝える水を備える。従って、LEDモジュールで発生した熱は、水による気相と液相間の相変化が関与した物質循環経路によって低温域に伝えられていく。円筒状部材540内の低温域に伝えられた熱は、更に、基台61を経由した熱伝導でケース9外部へと導かれる。これにより、LEDモジュール505の温度上昇を抑制することができるので、LED22の発光効率の低下を抑制でき、またLED22の素子破壊を抑制できる。その結果、LEDモジュール505の高出力化が達成できる。
Eventually, in the
<実施の形態2>
本実施の形態に係る照明装置について、図5を参照しながら説明する。図5は、本実施の形態に係る照明装置100の一部破断した側面図である。
図5に示すように、照明装置100は、例えば、室内の天井Cに装着されて使用され、前述の実施の形態1に係るランプ1と、点灯器具102とを備える。
<
The lighting device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a partially broken side view of
As illustrated in FIG. 5, the
点灯器具102は、天井Cに取り付けられる器具本体103と、ランプ1を覆う椀状のランプカバー104とを備える。
器具本体103は、ソケット103aを有する。ソケット103aには、ランプ1の口金11が螺着される。外部電源からは、このソケット103aを介してランプ1に電力が供給される。
The
The instrument
なお、図5に示した照明装置100は、一例であって、ランプ1を保持するとともに、ランプ1に電力を供給するためのソケットを少なくとも備えていればよい。また、図5に示す照明装置100は、1つのランプ1を備えていたが、複数のランプ1を備えるものであってもよい。或いは、実施の形態2に係るランプ2を備えるものであってもよい。
<変形例>
(1)実施の形態1では、熱伝達材670が水分子である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ナフタレンを用いたものであってもよい。
Note that the
<Modification>
(1) In
本変形例に係るランプ2の断面図を図6に示す。なお、実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
図6に示すように、支持部材がなく密閉容器640を備えている。この密閉容器640は、中心軸方向の両端側が閉塞されている。この密閉容器640は、バルブ7内に配置されている。そして、密閉容器640の中心軸方向における一端側には、LEDモジュール505の一部を構成するモジュール基板521が接着剤により固着されている。また、密閉容器640の中心軸方向における他端側には、内容物封入管640aが突設されている。この密閉容器640の周壁が、内封容壁を構成している。この密閉容器640は、アルミナ等の透光性材料から形成されている。また、密閉容器640は、高耐圧性である。そして、密閉容器640の内部にはナフタレン(融点は100℃以下の80℃)からなる熱伝達材670が充填されている。
A sectional view of the
As shown in FIG. 6, there is no support member and a sealed
まず、ランプ点灯初期のナフタレンからなる熱伝達材670内での、固相から液相への相変化に注目する。氷が水に囲まれた混相状態で融解するとき、水温は氷の融点0℃に維持されるが、それと同様のことがナフタレンを熱伝達材670とする場合にも言える。ナフタレン(熱伝達材670)の融解初期では、LEDモジュール505に当接する密閉容器640内の温度は、その融解温度に維持される傾向にある。即ち、温度上昇よりも「融解」という仕事に熱エネルギーが費やされる(いわゆる潜熱である)。ちなみに、ナフタレンの融解熱は、19.29kJ/molである。
First, attention is focused on the phase change from the solid phase to the liquid phase in the
熱伝達材670全体の温度が80℃以上に達した時点で熱伝達材670のナフタレンは全て融解するが、その後、粘性の異なる同一物質が温度分布の異なる熱伝達材670の内部で進行する均質化、すなわち、対流現象が支配的となる。ここにおいて、気体分子の対流とは異なり、液体である分、その熱輸送量は増大している。
まず、本実施の形態に係るランプ2と比較例に係るランプとで点灯状態におけるLEDモジュール505近傍の温度を測定した結果を述べる。ここで、比較例に係るランプとその実験結果は、本実施の形態に係るランプ1の比較例に当てたときのものと同じである。また、ランプ2への電力供給もDC連続動作の外部電源により、その値を6.5Wとした。
When the temperature of the entire
First, the result of measuring the temperature in the vicinity of the
比較例に係るランプの場合、点灯状態において、基台61の温度が約88.4℃であるのに対して、LEDモジュール505近傍の温度は、107℃であった(基台61とLEDモジュール505近傍の温度差が18.6℃)。
一方、本実施の形態に係るランプ1の場合、点灯状態において、基台61の温度が88.3℃であるのに対して、LEDモジュール505近傍の温度は、約94.6℃であった(基台61とLEDモジュール505近傍との温度差が6.3℃)。
In the case of the lamp according to the comparative example, in the lighting state, the temperature of the
On the other hand, in the
本実験の結果をまとめたものを表2に示す。 Table 2 summarizes the results of this experiment.
つまり、本実施の形態に係るランプ1では、比較例に係るランプに比べてLEDモジュール505近傍の温度と基台61の温度との差が縮小しており、熱抵抗値の縮小効果が認められている。
結局、本実施の形態に係るランプ1では、LEDモジュール505の点灯中において、固相と液相間の相変化を利用して物質循環経路を形成し、LEDモジュール505で発生した熱を基台61側(低温域)に伝えるナフタレンを容壁内に備える。従って、LEDモジュール505で発生した熱は、ナフタレンによる固相と液相間の相変化が関与した物質循環経路によって密閉容器640の基台61側(低温域)に伝えられていく。基台61側に伝えられた熱は、更に、基台61を経由した熱伝導でケース9外部へと導かれる。これにより、LEDモジュール505の温度上昇を抑制することができるので、LED22の発光効率の低下を抑制でき、またLED22の素子破壊を抑制できる。その結果、LEDモジュール505の高出力化が達成できる。
That is, in the
Eventually, in the
(2)なお、水分固定材570には、2層以上の多層構造を有してより吸湿性の高い、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム架橋物や架橋カルボキシメチルセルロース、デンプン・ポリアクリロニトリル加水分解物、デンプン・ポリアクリル酸塩架橋物、酢酸ビニル・アクリル酸メチル共重合体鹸化物等を採用することができる。
(3)なお、吸湿性高分子としては、例えば、ポリビニルアルコールを部分的に架橋してなるものであってもよい。具体的には、ポリビニルアルコールを有機チタン化合物および有機ジルコニウム化合物のいずれか一方で架橋してなるものが挙げられる。また、吸湿性高分子としては、ポリビニルアルコールと、アクリル酸と、メタクリル酸メチルとの共重合体からなるものであってもよい。
(2) The
(3) As the hygroscopic polymer, for example, a polymer obtained by partially crosslinking polyvinyl alcohol may be used. Specific examples include those obtained by crosslinking polyvinyl alcohol with one of an organic titanium compound and an organic zirconium compound. Moreover, as a hygroscopic polymer, you may consist of a copolymer of polyvinyl alcohol, acrylic acid, and methyl methacrylate.
更に、このポリビニルアルコールを含む材料からなる吸湿性高分子は、シリカゲル(SiO2・nH2O)を付着させる構成であってもよい。このシリカゲルは、水分固定材の機能強化と容壁への固着に有用で、A型シリカゲル、B型シリカゲルのいずれのタイプであっても構わない。もちろん、シリカゲルにアルコール処理を施しゲル粒子の微細化を図っても良い。
Further, the hygroscopic polymer made of a material containing polyvinyl alcohol may be configured to adhere silica gel (
(4)また、吸湿性高分子に活性炭やゼオライトを付着させて、水分固定材570が多孔質化されているものであってもよい。
(5)また、水分子を熱伝達材とした円筒状部材540の内部には、主に抗菌目的の低級アルコールが含有されていてもよい。更には、円筒状部材540の内部にさまざまな気圧の空気だけでなく、酸素および窒素の少なくとも一方が、また希ガスが封入されていてもよい。
(4) Further, the
(5) Moreover, the inside of the
(6)実施の形態1では、支持部材17を備える例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図7に示すように、支持部材17がなく、LEDモジュール505が円筒状部材540により支持されるランプ3であってもよい。
(6) In the first embodiment, the example in which the
本発明に係るランプは、照明用途全般に広く利用可能である。 The lamp according to the present invention can be widely used in general lighting applications.
1,2,3 ランプ
7 バルブ
7a 球状部
7b 筒状部
7c 開口部
9 ケース
9a 第1ケース部
9b 第2ケース部
9c,9d,317f 溝部
11 口金
15 回路ユニット
17 支持部材
22 LEDチップ
23 封止体
24a,24b 給電端子
25,26 貫通孔
27 シェル部
29 絶縁部
31 アイレット部
61 基台
100 照明装置
102 点灯器具
103 器具本体
103a ソケット
104 ランプカバー
505 LEDモジュール
521 モジュール基板
540 円筒状部材
570 水分固定材
670 熱伝達材
640 密閉容器有底円筒状部材
1, 2, 3 Lamp 7
Claims (7)
LEDモジュールの点灯中において、気相と液相間の相変化或いは固相と液相間の相変化を利用して物質循環経路を形成し、LEDモジュールで発生した熱を経路の低温域に伝える熱伝達材とを備える
ことを特徴とするランプ。 An LED module having a semiconductor light emitting element;
During the lighting of the LED module, a material circulation path is formed using the phase change between the gas phase and the liquid phase or the phase change between the solid phase and the liquid phase, and the heat generated in the LED module is transmitted to the low temperature region of the path. A lamp comprising a heat transfer material.
前記LEDモジュールは、前記内封容壁の外表面の一部に熱的に結合して配置されている
ことを特徴とする請求項1記載のランプ。 An inner wall formed of a translucent material and encapsulating the heat transfer material therein;
The lamp according to claim 1, wherein the LED module is thermally coupled to a part of the outer surface of the inner enclosure wall.
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載のランプ。 3. The heat fixing material is made of water molecules, and a moisture fixing material mainly composed of a hygroscopic polymer is fixed to the inner enclosure wall on the LED module side. 3. The lamp described.
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のランプ。 The hygroscopic polymer includes polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol crosslinked product, polyvinyl methacrylate copolymer, sodium polyacrylate crosslinked product, crosslinked carboxymethyl cellulose, starch / polyacrylonitrile hydrolyzate, starch / polyacrylate crosslinked product, and The lamp according to claim 1, comprising at least one saponified product of vinyl acetate / methyl acrylate copolymer.
ことを特徴とする請求項4記載のランプ。 The lamp according to claim 4, wherein the moisture fixing material further includes at least one of activated carbon, silica gel, and zeolite.
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載のランプ。 The lamp according to claim 1, wherein the heat transfer material is made of naphthalene.
ことを特徴とする照明装置。 An illumination device comprising the lamp according to any one of claims 1 to 6.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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|---|---|---|---|---|
| CN104964180A (en) * | 2015-06-15 | 2015-10-07 | 徐虹 | Omnidirectional photocatalyst super-power LED lamp |
| CN106287333A (en) * | 2015-06-11 | 2017-01-04 | 东贝光电科技股份有限公司 | Solid-state sealed LED bulb |
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2012
- 2012-02-29 JP JP2012043521A patent/JP2013182900A/en active Pending
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