JP2010040222A

JP2010040222A - 照明装置

Info

Publication number: JP2010040222A
Application number: JP2008199036A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Uratani; 和幸浦谷; Akiko Saito; 明子斉藤; Takumi Suwa; 巧諏訪; Makoto Bessho; 誠別所; Sohiko Betsuda; 惣彦別田; Nobuo Shibano; 信雄柴野
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2010-02-18

Abstract

【課題】ＬＥＤ22が過度に温度上昇するのを確実に防止できる照明装置11を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ22から発生した熱を放熱する放熱ファン15を備える。放熱ファン15の異常を検知する異常検知手段71を備える。異常検知手段71で放熱ファン15の異常が検知されていなければＬＥＤ22を点灯させ、異常検知手段71で放熱ファン15の異常が検知されればＬＥＤ22を点灯させないように制御する点灯装置18を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源から発生した熱を放熱する放熱ファンを備えた照明装置に関する。

従来、光源としてＬＥＤを用いた照明装置では、ＬＥＤから発生した熱でＬＥＤが温度上昇し、ＬＥＤの光出力の低下とともに寿命も短くなるため、ＬＥＤの温度上昇を抑制することが求められている。

ＬＥＤから発生した熱を効率よく放熱するために放熱ファンを用いた照明装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−１５８７４６号公報（第７頁、図３）

一般的に、ＬＥＤは温度が適正範囲内で使用されていれば寿命が長く、ＬＥＤが寿命に達する前に放熱ファンの寿命に達することになる。また、寿命に達する前に放熱ファンが故障することもある。

ＬＥＤの点灯中に、このような放熱ファンの寿命や故障などの異常により、放熱ファンによる送風量が低下したり、放熱ファンが停止すると、ＬＥＤが過度に温度上昇し、ＬＥＤの周辺の部品や点灯装置などへの熱影響による劣化や熱破損が発生するおそれがある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、光源が過度に温度上昇するのを確実に防止できる照明装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の照明装置は、光源と；光源から発生した熱を放熱する放熱ファンと；放熱ファンの異常を検知する異常検知手段と；異常検知手段で放熱ファンの異常が検知されると光源を点灯させないように制御する点灯装置と；を具備しているものである。

照明装置は、例えば、電球型ランプや照明器具など、光源およびこの光源から発生した熱を放熱する放熱ファンを備えているものであればよい。

光源は、例えば、ＬＥＤや有機ＥＬなどの固体発光素子が用いられ、あるいはその他のランプが用いられる。

放熱ファンは、例えば、シロッコファンや遠心ファンなどが用いられ、ファンモータで回転駆動される。

異常検知手段は、例えば、放熱ファンのファンモータに供給する電流値の変化を監視したり、放熱ファンの回転の変化を監視し、ファンモータの回転数低下や停止などの異常を検知する。この異常検知手段は、点灯装置や放熱ファンを駆動する駆動装置に設けてもよいし、それらとは別に独立して設けてもよい。

点灯装置は、例えば、定電流の直流電源を光源としてのＬＥＤに供給するもので、異常検知手段で放熱ファンの異常が検知されるとＬＥＤへ直流電源を供給しないように制御する機能を有する。

請求項１記載の照明装置によれば、放熱ファンの異常が検知されると、光源が点灯されないので、光源および点灯装置が過度に温度上昇して熱影響による不具合が発生するのを確実に防止できる。

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１ないし図３に第１の実施の形態を示し、図１は照明装置の回路図、図２は照明装置の断面図、図３は照明装置の側面図である。

図２および図３において、11は照明装置としての電球型ランプで、この電球型ランプ11は、ＬＥＤモジュールである基板12が放熱体13の一端側に取り付けられ、この放熱体13の一端側に、基板12を覆ってグローブ14が取り付けられ、放熱体13の他端側に、放熱ファン15が回転可能に配置されているとともに、回路を収容したケース16が取り付けられ、このケース16に口金17が取り付けられて構成されている。そして、この電球型ランプ11は、いわゆるミニクリプトン電球と同等の全長を有している。

ケース16に収容した回路には、図１に示すように、光源を点灯させる点灯装置18、放熱ファン15を駆動する駆動装置としてのファン電源部19が含まれる。

基板12は、平面視円形状の基板本体21と、この基板本体21の一端側である一主面21a側に実装された複数、例えば８つの光源としての発光素子であるＬＥＤ22とを有している。

基板本体21は、例えば放熱性が良好なアルミニウムなどの金属材料、あるいは絶縁材料などにより形成され、中心位置には一主面21aと他端側である他主面21bとに貫通する丸孔状の基板連通孔23が形成されている。この基板本体21は、他主面21bが、放熱体13の一端面に面接触するように密着固定されている。放熱体13に対する基板本体21の固定には、ねじや、熱伝達性に優れたシリコーン系の接着剤が用いられる。

ＬＥＤ22は、例えば青色の光を発する図示しないベアチップと、このベアチップを覆うシリコーン樹脂などにより形成された図示しない樹脂部とを備え、この樹脂部内に、ベアチップが発する青色光の一部により励起されて青色の補色である黄色の光を主として放射する蛍光体が混入されており、各ＬＥＤ22が白色系の照明光を得るように構成され、例えば０．５Ｗ程度の消費電力を有している。

また、放熱体13は、熱伝導性が良好なアルミニウムなどの金属材料などにより一体に形成されており、放熱体本体部31と、この放熱体本体部31の外周面に設けられた複数の放熱フィン32とを有している。放熱体本体部31の他端側で複数の放熱フィン32の内側には、放熱ファン15が配置されるファン収容空間部33が形成されている。

放熱体本体部31は、他端側から一端側へ向けて扁平な球体状に拡径して形成されており、一端面には基板12の基板本体21の他主面21bが密着状態に取り付けられる平坦状の基板取付面34が形成されている。放熱体本体部31の中心位置であって、基板12の基板連通孔23に同軸で連通する位置に、一端側の基板取付面34と他端側とに貫通する放熱体連通孔35が形成されている。放熱体本体部31の一端側の外縁部には、グローブ14の他端側の端部が嵌着係止されるグローブ取付部36が周方向に沿って環状に形成されている。このグローブ取付部36の位置には、周方向に等間隔毎に複数の通気孔37が形成され、これら通気孔37の内側には通気性を有するとともに塵埃や虫などの侵入を防止する通気フィルタ38が配置される。

放熱フィン32は、放熱体13の他端側から一端側へと径方向への突出量が徐々に大きくなるように傾斜して形成されている。また、これら放熱フィン32は放熱体13の周方向に互いに略等間隔で放射状に形成され、これら放熱フィン32の間にスリット状の放熱孔39が形成されている。

また、グローブ14は、光拡散性を有するガラスあるいは合成樹脂などにより扁平な球面状に形成されており、放熱体13のグローブ取付部36と略連続する形状となっている。グローブ14の端部には、放熱体13の通気孔37に連通する複数の通気孔41が形成されている。これら通気孔41と放熱体13の通気孔37との間に通気フィルタ38が介在されている。

また、放熱ファン15は、例えば、シロッコファン45と、このシロッコファン45を回転駆動するファンモータＭ（図１参照）とを有している。この放熱ファン15は、ケース16に対して、シロッコファン45が回転可能に支持され、ファンモータＭが取り付けられている。

シロッコファン45は、このシロッコファン45の中心域が開口され、周辺部に複数の羽根が配置されたもので、回転時に、中心側から電球型ランプ11内の空気を吸い込み、外径方向へ吐出して、放熱体13の複数の放熱フィン32間の放熱孔39から外部に排気する。

また、ケース16は、例えばＰＢＴ樹脂などの絶縁性を有する材料により略円筒状に形成されている。また、このケース16の一端側には隔壁部51が形成され、この隔壁部51には一端の放熱体13側と他端の口金17側とを連通するケース連通孔52が開口形成されている。ケース16の一端側と他端側との中間には、口金17が取り付けられる口金取付部53が形成されている。ケース16の他端側には、口金17の内側に配置され、口金17と点灯装置18およびファン電源部19との間を絶縁する円筒状の絶縁部54が形成されている。なお、ケース16の内部には、点灯装置18やファン電源部19を埋没させるように放熱性および絶縁性を有する充填材であるシリコーン系の樹脂などを充填してもよい。

また、口金17は、例えばＥ１７型であり、点灯装置18側と図示しない配線により電気的に接続されており、図示しない照明器具のランプソケットにねじ込まれるねじ山を備えた筒状のシェル61と、このシェル61の一端側の頂部に絶縁部62を介して設けられたアイレット63とを備えている。

シェル61は、電源側と電気的に接続されるもので、このシェル61の内部には、ケース16との間に、点灯装置18へと給電するための図示しない電源線が挟み込まれてシェル61に対して導通されている。

アイレット63は、図示しないグランド電位と電気的に接続されるもので、このアイレット63には、点灯装置18のグランド電位と電気的に接続されたアース線が半田付けなどにより電気的に接続されている。

また、図１に示すように、点灯装置18は、商用交流電源ｅに接続され、直列に接続されたＬＥＤ22に対して定電流の直流電源を供給する点灯回路を備え、点灯回路基板と、この点灯回路基板に実装されて点灯回路を構成する複数の回路素子とを有している。なお、点灯装置18には点灯装置18側からＬＥＤ22へと給電する配線が接続され、この配線は、ケース連通孔52、シロッコファン45の中心部の開口部、放熱体連通孔35および基板連通孔23を挿通されて基板12に電気的に接続されている。

また、ファン電源部19は、商用交流電源ｅに接続され、放熱ファン15のファンモータＭの駆動を制御する。

また、放熱ファン15の異常を検知する異常検知手段71を備えている。この異常検知手段71は、例えば、ファン電源部19が備え、放熱ファン15のファンモータＭに供給する電流値の変化を監視し、ファンモータＭの寿命や故障に伴う回転数低下や停止などの異常を検知し、点灯装置18に異常信号を発信する。

そして、点灯装置18は、異常検知手段71で放熱ファン15の異常が検知されていなくて異常信号が発信されていなければＬＥＤ22を点灯させ、異常検知手段71で放熱ファン15の異常が検知されて異常信号が発信されるとＬＥＤ22を点灯させないように制御する機能を有している。

次に、第１の実施の形態の動作を説明する。

電球型ランプ11は、口金17を所定のソケットに装着して商用交流電源ｅを通電すると、異常検知手段71から異常信号が発信されていなければ、点灯装置18が動作して直列に接続されたＬＥＤ22に対して定電流の直流電源を供給し、これらＬＥＤ22が発光し、これらＬＥＤ22の発光がグローブ14を介して拡散照射される。

また、ファン電源部19が動作して放熱ファン15のファンモータＭに電力が供給され、シロッコファン45が回転する。このシロッコファン45の回転により、中心側から電球型ランプ11内の空気を吸い込み、外径方向へ吐出して、放熱体13の複数の放熱フィン32間の放熱孔39から外部に排気する。

そのため、基板12にて各ＬＥＤ22から発生した熱は、主に、基板取付面34を介して放熱体13に伝達され、この放熱体13の各放熱フィン32から、シロッコファン45による強制送風によって放熱される。

さらに、シロッコファン45の回転により、電球型ランプ11の外部の空気が通気孔37，41からグローブ14の内側空間に吸い込まれ、基板連通孔23および放熱体連通孔35を通じてシロッコファン45に吸い込まれて外部に排気される空気の流れが形成される。そのため、基板12にて各ＬＥＤ22からグローブ14の内側空間に放熱される熱が排気される。

しかも、通気孔37，41、グローブ14の内側空間、基板連通孔23および放熱体連通孔35、放熱ファン15、放熱孔39の順に空気の流れが発生することにより、グローブ14の内側空間への外気の循環が可能となるとともに、放熱ファン15による送風量が増加し、放熱効率を向上できる。

また、シロッコファン45の回転により、ＬＥＤ22から放熱体13に伝達された熱に限らず、点灯回路や駆動回路側で発生する熱も放熱できる。

このように、複数の放熱フィン32が設けられた放熱体13の内側に放熱ファン15を設けるとともに、基板連通孔23および放熱体連通孔35によってグローブ14で覆われた内側空間と放熱ファン15とが連通した電球型ランプ11では、放熱効率を向上でき、ＬＥＤ22の温度上昇を抑制できる。そのため、ＬＥＤ22の明るさを落とさず、ＬＥＤ22の寿命を長くできる。

また、通気孔37，41には通気フィルタ38を配置しているため、塵埃や虫などがグローブ14内に侵入するのを防止できる。

また、異常検知手段71で放熱ファン15の異常が検知され、異常検知手段71から異常信号が点灯装置18に発信されると、点灯装置18は動作を停止し、ＬＥＤ22に対する電源供給を停止し、ＬＥＤ22が消灯する。

このように、放熱ファン15の異常な場合には、ＬＥＤ22を点灯させないように制御するので、ＬＥＤ22および点灯装置18が過度に温度上昇するのを確実に防止できる。

次に、図４に第２の実施の形態を示し、図４は照明装置の回路図である。

放熱ファン15のファンモータＭの電源を点灯装置18から供給しようとするもので、ファンモータＭを直列に接続されたＬＥＤ22の一部と並列に接続する。このようにファンモータＭを直列に接続されたＬＥＤ22の一部と並列に接続することにより、ファンモータＭの電圧をとりやすくできる。

ファンモータＭを並列に接続するＬＥＤ22は、例えば、基板12の内周側に配置されるＬＥＤ22と外周側に配置されるＬＥＤ22とがある場合、内周側に配置されるＬＥＤ22とする。これは、ファンモータＭを並列に接続されたＬＥＤ22の明るさが低下するが、基板の内周側に配置されたＬＥＤ22では明るさの低下が目立ちにくい利点がある。

このように、放熱ファン15のファンモータＭの電源を点灯装置18から供給することにより、放熱ファン15の専用の電源が必要なく、安価で小形にできる。

なお、このように放熱ファン15のファンモータＭの電源を点灯装置18から供給しようとする場合、ファン電源部19が用いられないため、点灯装置18が異常検知手段71を備える。

次に、図５に第３の実施の形態を示し、図５は照明装置の回路図である。

第２の実施の形態と同様に、放熱ファン15のファンモータＭの電源を点灯装置18から供給しようとするもので、ファンモータＭを直列に接続されたＬＥＤ22に対して直列に接続する。このようにファンモータＭを直列に接続されたＬＥＤ22に対して直列に接続することにより、ファンモータＭが限流要素として機能させることができる。

次に、図６に第４の実施の形態を示し、図６は照明装置の回路図である。

第２の実施の形態と同様に、放熱ファン15のファンモータＭの電源を点灯装置18から供給しようとするものである。点灯装置18は、商用交流電源ｅにブリッジダイオードなどの全波整流素子である整流素子RECの入力端子が接続され、この整流素子RECの出力端子間に平滑コンデンサである電解コンデンサC1が接続されている。電解コンデンサC1の両端間には、直列に接続された複数のＬＥＤ22、これらＬＥＤ22の低圧側にコレクタが接続されたＮＰＮ型のトランジスタＱ、このトランジスタＱのエミッタに接続された抵抗R1がそれぞれ接続されている。また、トランジスタＱのベースには、バイアス回路が接続されている。このバイアス回路は、ＬＥＤ22に並列に接続された抵抗R2とこの抵抗R2にカソード側が直列に接続されたツェナーダイオードZDとにより構成されている。また、ツェナーダイオードZDと並列にファンモータＭが接続されている。

そして、点灯装置18に商用交流電源ｅを供給すると、整流素子RECにより全波整流され、電解コンデンサC1で平滑された後、抵抗R2とツェナーダイオードZDとによって分圧され、ツェナーダイオードZDのツェナー電圧がトランジスタＱのベースに供給され、これにより、トランジスタＱがオンし、トランジスタＱおよび抵抗R1によって設定された所定の電流がＬＥＤ22に流れ、ＬＥＤ22が点灯する。また、ツェナーダイオードZDのツェナー電圧がファンモータＭに供給され、放熱ファン15が回転する。このとき、ツェナー電圧／限流抵抗＝ＬＥＤ22の電流という関係になる。

次に、図７に第５の実施の形態を示し、図７は照明装置の回路図である。

第２の実施の形態と同様に、放熱ファン15のファンモータＭの電源を点灯装置18から供給しようとするものである。点灯装置18は、商用交流電源ｅに整流素子RECの入力端子が接続され、この整流素子RECの出力端子間に制御電源部81が接続され、この制御電源部81にＬＥＤ22を駆動するＬＥＤ駆動部82が接続されている。また、制御電源部81にファンモータＭが接続されている。

そして、点灯装置18に商用交流電源ｅを供給すると、整流素子RECにより全波整流された後、制御電源部81からＬＥＤ駆動部82に制御電源が供給され、このＬＥＤ駆動部82から所定の電流がＬＥＤ22に流れ、ＬＥＤ22が点灯する。また、制御電源部81からの制御電源がファンモータＭにも供給され、放熱ファン15が回転する。

次に、図８に第６の実施の形態を示し、図８は照明装置の回路図である。

第１の実施の形態に示した電球型ランプ11において、ＬＥＤ22の点灯中は、ファンモータＭにより放熱ファン15を一方向である正回転方向に回転させ、電球型ランプ11の外部の空気を通気孔37，41および通気フィルタ38からグローブ14の内側空間に吸い込み、基板連通孔23および放熱体連通孔35を通じて放熱ファン15に吸い込んで放熱孔39から外部に排気する空気の流れを形成しているが、点灯時間経過に伴って、通気フィルタ38の外面に捕獲された塵埃が溜まってきて目詰まりを起こし、空気の通気を低下させ、放熱効率を低下させてしまう。

そこで、ＬＥＤ22の消灯中に、ファンモータＭにより放熱ファン15を他方向である逆回転方向に回転させ、グローブ14の内側空間から通気孔37，41および通気フィルタ38を通じて外部へ吐出させる空気の流れを形成し、通気フィルタ38の外面に捕獲されている塵埃を分離させて目詰まりを解消することにより、次のＬＥＤ22の点灯時における通気フィルタ38の空気の通気性を確保することができる。ファンモータＭによる放熱ファン15の逆回転は、ＬＥＤ22の消灯後の一定時間とする。

ＬＥＤ22の消灯後に、ファンモータＭを一定時間逆回転させるためには、図８に示すように、点灯装置18とは別にファン電源部19を用いている場合において、このファン電源部19の出力側とファンモータＭとの間に、電荷を蓄積する電解コンデンサC2が接続されるとともに、ファン電源部19からの電力でファンモータＭを正回転方向に回転させる正回転切換状態と電解コンデンサC2から放出される電力でファンモータＭを逆回転方向に回転させる逆回転切換状態とに切り換える切換スイッチ91が接続される。この切換スイッチ91はトランジスタやリレーなどが用いられている。

この切換スイッチ91は、商用交流電源ｅのオンオフを監視する電源監視部92によって切り換えられ、商用交流電源ｅのオン時にはファン電源部19からの電力でファンモータＭを正回転方向に回転させる正回転切換状態とし、商用交流電源ｅのオフ時には電解コンデンサC2から放出される電力でファンモータＭを逆回転方向に回転させる逆回転切換状態とする。

そして、商用交流電源ｅのオン時には、ＬＥＤ22が点灯するとともに、電源監視部92で切換スイッチ91が正回転切換状態に切り換えられてファンモータＭが正回転方向に回転し、また、電解コンデンサC2に電荷が蓄積される。

また、商用交流電源ｅのオンからオフに切り換わると、ＬＥＤ22が消灯するとともに、電源監視部92で切換スイッチ91が逆回転切換状態に切り換えられ、電解コンデンサC2から電荷が放出されてファンモータＭが逆回転方向に回転する。ファンモータＭの逆回転方向への回転は、電解コンデンサC2から電荷が放出されなくなるまで一定時間継続される。

次に、図９に第７の実施の形態を示し、図９は照明装置の回路図である。

第６の実施の形態と同様に、ＬＥＤ22の消灯中に、ファンモータＭにより放熱ファン15を逆回転方向に回転させることを目的としたものである。

ＬＥＤ22の消灯後に、ファンモータＭを一定時間逆回転させるためには、図９に示すように、点灯装置18とは別にファン電源部19を用いている場合において、商用交流電源ｅのオン時に充電されるバッテリなどを備えたバックアップ電源部95が用いられる。

このファン電源部19の出力側とファンモータＭとの間に、ファン電源部19からの電力でファンモータＭを正回転方向に回転させる正回転切換状態とバックアップ電源部95からの電力でファンモータＭを逆回転方向に回転させる逆回転切換状態とに切り換える切換スイッチ91が接続される。

バックアップ電源部95にはタイマ96が接続され、このタイマ96により、商用交流電源ｅのオン時には、切換スイッチ91をファン電源部19からの電力でファンモータＭを正回転方向に回転させる正回転切換状態とし、商用交流電源ｅのオフ時には、予め設定された一定時間だけ、切換スイッチ91をバックアップ電源部95からの電力でファンモータＭを逆回転方向に回転させる逆回転切換状態とする。

そして、商用交流電源ｅのオン時には、ＬＥＤ22が点灯するとともに、バックアップ電源部95のバッテリが充電され、切換スイッチ91が正回転切換状態にあってファンモータＭが正回転方向に回転する。

また、商用交流電源ｅのオンからオフに切り換わると、ＬＥＤ22が消灯するとともに、タイマ96により切換スイッチ91が逆回転切換状態に切り換えられ、バックアップ電源部95からの電力でファンモータＭが逆回転方向に回転する。ファンモータＭの逆回転方向への回転は、タイマ96によって予め設定された一定時間とする。

本発明の第１の実施の形態を示す照明装置の回路図である。同上照明装置の断面図である。同上照明装置の側面図である。本発明の第２の実施の形態を示す照明装置の回路図である。本発明の第３の実施の形態を示す照明装置の回路図である。本発明の第４の実施の形態を示す照明装置の回路図である。本発明の第５の実施の形態を示す照明装置の回路図である。本発明の第６の実施の形態を示す照明装置の回路図である。本発明の第７の実施の形態を示す照明装置の回路図である。

符号の説明

11 照明装置としての電球型ランプ
15 放熱ファン
18 点灯装置
22 光源としてのＬＥＤ
71 異常検知手段

Claims

光源と；
光源から発生した熱を放熱する放熱ファンと；
放熱ファンの異常を検知する異常検知手段と；
異常検知手段で放熱ファンの異常が検知されると光源を点灯させないように制御する点灯装置と；
を具備していることを特徴とする照明装置。