JP5762004B2

JP5762004B2 - Ｌｅｄ照明器具

Info

Publication number: JP5762004B2
Application number: JP2011001858A
Authority: JP
Inventors: 秀和大矢
Original assignee: Fuji Industrial Co Ltd
Current assignee: Fuji Industrial Co Ltd
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2031-01-07
Also published as: JP2012146406A

Description

本発明は、ＬＥＤをＡＣ電源で点灯するＬＥＤ照明器具に関する。

従来、ＬＥＤを光源としたＬＥＤ照明器具においては、ＬＥＤの寿命は高温状態になると著しく短くなるから、ＬＥＤから発生する熱の放熱性能を向上することが重要である。
電球形ＬＥＤ照明器具においては、ＬＥＤをアルミベース基板の表面に設け、このアルミベース基板の裏面をアルミのヒートシンク（照明器具の外皮）に接触し、ＬＥＤから発生する熱をアルミのヒートシンクに伝えて冷却するようにしている（特許文献１参照）。

実用新案登録第３１６４４６７号公報

前述した従来の電球形ＬＥＤ照明器具は、ＬＥＤから発生する熱を、照明器具の外皮となるアルミのヒートシンクから放熱するので、そのアルミのヒートシンクは大きな放熱面積を必要とするから、アルミのヒートシンクが大きく、照明器具全体が大型で、高価格である。
一方、レンジフードにおいては、フード本体に照明器具を取り付けることがあるが、そのフード本体の照明器具の取り付けスペースや、価格の点などから、前述の電球形ＬＥＤ照明器具をフード本体に取り付けし難いことがある。

本発明者等は、ＬＥＤから発生する熱の放熱性能に優れていると共に、小型で低価格とすることができるＬＥＤ照明回路及びＬＥＤ照明器具とするために鋭意、研究、実験した結果、次のことを見出した。
すなわち、レンジフードのフード本体は金属製で、広い面積が空気と触れているので、広い放熱面積を有していることに着目し、ＬＥＤを設けたアルミベース基板をフード本体に取り付け、ＬＥＤから発生する熱をフード本体から放熱するようにした。
このようにすることで、従来のように大きなヒートシンクが不要であるから、小型で、低価格であると共に、放熱性能に優れているＬＥＤ照明器具とすることができた。

しかしながら、前述のようにした場合に、ＬＥＤが点灯したり、うっすら点灯する等の誤点灯するという問題が生じた。
この原因としては、フード本体が接地（アース）しているので、ＡＣ電源ラインからノイズ（漏えい電流）が注入されると、そのノイズが、アルミベース基板からフード本体に流れ、このノイズ（漏えい電流）がＬＥＤに流れるために、ＬＥＤが前述のように誤点灯すると考えられる。
特に、ＡＣ電源からＡＣ１００ＶをＬＥＤに直接流すことで、ＬＥＤを点灯するようにした場合には、前述のＬＥＤの誤点灯が顕著に現れた。

前述した従来の電球形ＬＥＤ照明器具は、アルミのヒートシンクが機器本体と電気的に絶縁され、接地されないので、ＡＣ電源ラインにノイズ（漏えい電流）が注入されてもアースに流れないので、ＬＥＤにこのノイズが流れないから、誤点灯することがなかった。

本発明の目的は、ＬＥＤから発生する熱の放熱性能に優れていると共に、小型で低価格とすることができ、しかもＡＣ電源ラインに注入されたノイズによってＬＥＤが誤点灯することがないようにしたＬＥＤ照明器具とすることである。

本発明は、アルミベース２０の表面に絶縁層２１を設け、この絶縁層２１の上に電源パターン２２を設けたアルミベース基板１と、前記絶縁層２１の表面に設けたＬＥＤ２と、前記絶縁層２１の表面に設けた同一の静電容量の第１コンデンサ１１、第２コンデンサ１２を有し、
前記ＬＥＤ２の一端と前記第１コンデンサ１１の一端は、前記電源パターン２２で電気的に導通し、
前記ＬＥＤ２の他端と前記第２コンデンサ１２の一端は、前記電源パターン２２で電気的に導通し、
前記第１コンデンサ１１の他端と前記第２コンデンサ１２の他端は、前記電源パターン２２で電気的に導通し、この電源パターン２２の前記第１コンデンサ１１の他端と前記第２コンデンサ１２の他端の中間は、前記アルミベース２０の裏面に導通手段３０で電気的に導通し、
前記アルミベース基板１の前記アルミベース２０の裏面を電気絶縁性及び熱伝導性に優れた部材を介在して、接地された機器本体に取り付けるようにし、
前記ＬＥＤ２の一端は一方の電源ライン５に接続し、前記ＬＥＤ２の他端は他方の電源ライン６に接続するようにしたことを特徴とするＬＥＤ照明器具である。

本発明のＬＥＤ照明器具は、前記アルミベース２０の裏面を絶縁放熱シート４を介在して、接地された機器本体に取り付けるようにできる。

本発明によれば、ＬＥＤ２から発生する熱を機器本体から放熱できるから、ＬＥＤ２から発生する熱の放熱機能に優れている。
しかも、ＬＥＤ２から発生する熱を放熱する専用の部材が不要であるから、小型で低価格とすることができる。
さらに、ＡＣ電源ラインに注入されたノイズによってＬＥＤ２が誤点灯することがない。

また、アルミベース基板１にＬＥＤ２と第１・第２コンデンサ１１，１２を設けたことによって、小型で持ち運びし易く、しかも任意の機器本体に簡単に取り付けできる。

本発明のＬＥＤ照明回路の実施の形態を示す回路図である。本発明のＬＥＤ照明器具の実施の形態を示す平面図である。図２のＡ−Ａ断面図である。本発明のＬＥＤ照明器具の使用状態を示す断面図である。導通手段の第２の実施の形態を示す断面図である。導通手段の第３の実施の形態を示す断面図である。

図１に示すように、アルミベース基板１の表面にＬＥＤ２を設けてＬＥＤ照明部３とする。
前記アルミベース基板１の裏面を電気的に絶縁し、かつ熱が伝わるように、広い放熱面積を有する接地された機器本体、例えばレンジフードのフード本体に取り付けてある。例えば、絶縁放熱シート４を介して機器本体に接するように取り付けてある。
２本のＡＣ電源ライン５，６の一方を前述のＬＥＤ２の一端２ａに接続し、他方をＬＥＤ２の他端２ｂに接続する。
前記２本のＡＣ電源ライン５，６間には、バリスタ７、コンデンサ８が接続されている。
このバリスタ７とコンデンサ８でノーマルモード用のフィルタを構成し、前記２つのＡＣ電源ライン５，６に注入されたノイズをバリスタ７とコンデンサ８で減衰させる。
前記一方のＡＣ電源ライン５にはヒューズ９が設けられ、他方のＡＣ電源ライン６には抵抗１０が設けてある。

このようであるから、前記２本のＡＣ電源ライン５，６に設けた図示しないプラグを図示しないコンセントに差し込み、ＡＣ電源に接続すると共に、図示しないスイッチをＯＮすることでＬＥＤ２が点灯する。
前述のように，ＬＥＤ２が点灯しているときに、そのＬＥＤ２から発生した熱は、アルミベース基板１、絶縁放熱シート４を経て機器本体に伝熱し、その機器本体から放熱される。
これにより、ＬＥＤ２から発生する熱の放熱性能に優れる。
しかも、放熱のための専用の部材が不要であるから、小型で低価格とすることができる。

前記ＡＣ電源ライン５，６と接地されたＰＥ点との間にノイズが注入されることがある。

例えば、一方のＡＣ電源ライン５にスイッチを設け、プラグを、他方のＡＣ電源ライン６に１００Ｖが流れるようにコンセントに差し込んだ場合に、そのスイッチをＯＦＦとしても、前記他方のＡＣ電源ライン６はＡＣ電源に接続しているので、その他方のＡＣ電源ライン６に点線で示すようにノイズが注入されることがある。
他方のＡＣ電源ライン６にスイッチを設け、プラグを、一方のＡＣ電源ライン５に１００Ｖが流れるようにコンセントを差し込んだ場合に、そのスイッチをＯＦＦしても、一方のＡＣ電源ライン５はＡＣ電源に接続しているので、その一方のＡＣ電源ライン５に一点鎖線で示すようにノイズが注入されることがある。

前述のように、ＡＣ電源ライン５，６にノイズが注入されたときにＬＥＤ２が誤点灯することがある。その原因はノイズ（漏えい電流）の一部がアルミベース基板１の表面から裏面へ流れ絶縁放熱シート４を通過し、機器本体から接地に流れるためと推測できるが、次のようにすることで、ＬＥＤ２が誤点灯しないようになった。
すなわち、一方のＡＣ電源ライン５に第１コンデンサ１１の一端を接続すると共に、他方のＡＣ電源ライン６に第２コンデンサ１２の一端を接続し、この第１・第２コンデンサ１１，１２の他端を接続する接続ライン１３を、導通ライン１４でアルミベース基板１の裏面に電気的に接続する。

前述のようにすることで、ＬＥＤ２が誤点灯しないのは、次のようであると考えられる。
一方のＡＣ電源ライン５に一点鎖線で示すようにノイズが注入されると、そのノイズは第１コンデンサ１１で留めておかれる。第１コンデンサ１１で留めておかれないノイズはＡＣ電源ライン５からアルミベース２０に流れ、導通ライン１４を経由して第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２の接合点ｃに流れる。接合点ｃはａ点、ｂ点との電位差がないため、ノイズはここに留まり、ＬＥＤは誤点灯しない。
他方のＡＣ電源ライン６に点線で示すようにノイズが注入されると、そのノイズは第２コンデンサ１２で留めておかれる。第２コンデンサ１２で留めておかれないノイズはＡＣ電源ライン６からアルミベース２０に流れ、導通ライン１４を経由して第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２の接合点ｃに流れる。接合点ｃはａ点、ｂ点と電位差がないため、ノイズはここに留まり、ＬＥＤは誤点灯しない。
前述の説明で、電位差がないとは、ＬＥＤ２が誤点灯する大きさ以上の電位差（３０〜４０Ｖ以下の電位差）がないことである。

前述の電位差がないことを確認するために、一方のＡＣ電源ライン５に１００Ｖを印加した状態で、接地されているＰＥ点とａ点、ｂ点、ｃ点、ｄ点間の電位差を測定したところ、ａ点が１００Ｖ、ｃ点が９５Ｖ、ｂ点が９６Ｖ、ｄ点が９６Ｖで、電位差がないことが確認された。
同様に、他方のＡＣ電源ライン６に１００Ｖを印加した状態で、ＰＥ点とａ点、ｂ点、ｃ点、ｄ点間の電位差を測定したところａ点が９５Ｖ、ｃ点が９３Ｖ、ｂ点が１００Ｖ、ｄ点が１００Ｖで、電位差がないことが確認された。

前述の第１コンデンサ１１の一端を一方のＡＣ電源ライン５に接続する位置は、コンデンサ８が接続した点とＬＥＤ２に接続した点の間で、第２コンデンサ１２の一端を他方のＡＣ電源ライン６に接続する位置も同様である。
また、第１コンデンサ１１の他端、第２コンデンサ１２の他端を導通ライン１４でアルミベース基板１の裏面にそれぞれ電気的に接続しても良い。
前記第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２を同一の静電容量とすることで、ａ点とｂ点との間の電圧を二等分し、ａ点とｃ点との間の電圧と、ｂ点とｃ点との間の電圧が同じになるようにしてある。

次に、本発明のＬＥＤ照明器具の実施の形態を説明する。
図２に示すように、アルミベース基板１の表面に、ＬＥＤ２、バリスタ７、コンデンサ８、ヒューズ９、抵抗１０、第１コンデンサ１１、第２コンデンサ１２が設けてあると共に、第１端子１５（電圧側）と第２端子１６（０Ｖ側）が設けてある。

前記アルミベース基板１は図３に示すように、アルミベース（アルミの板）２０の表面に絶縁層２１を設け、その絶縁層２１の上に電源パターン２２を設けてある。
そして、電源パターン２２にパット２３を介して前述の部材を電気的に導通して設け、その電源パターン２２を絶縁コート（ソルダーレジスト）２４で被覆してある。

前記アルミベース２０の裏面に、電気絶縁性と熱伝導性に優れた部材、例えば絶縁放熱シート４が設けてある。
第１端子１５（電圧側）に一方のＡＣ電源ライン５が接続し、第２端子１６（０Ｖ側）に他方のＡＣ電源ライン６が接続する。
第１端子１５が第１の電源パターン２２ａでヒューズ９を経てＬＥＤ２の一端２ａに電気的に導通し、第２端子１６が第２の電源パターン２２ｂで抵抗１０を経てＬＥＤ２の他端２ｂに電気的に導通している。
前記第１の電源パターン２２ａと第２の電源パター２２ｂに跨ってバリスタ７、コンデンサ８が電気的に導通して設けられ、第１コンデンサ１１、第２コンデンサ１２の一端が第１・第２の電源パターン２２ａ，２２ｂに電気的に導通して設けてある。
前記アルミベース基板１の絶縁層２１におけるＬＥＤ２を取り付ける部分に、放熱用の部材、例えば銅プレート２ｃが設けてある。
この銅プレート２ｃにＬＥＤ２の裏面を接してＬＥＤ２をアルミベース基板１に取り付け、ＬＥＤ２から発生した熱をアルミベース２０に伝わり易くしている。

前記第１コンデンサ１１の他端と第２コンデンサ１２の他端を接続する第３の電源パターン２２ｃ（アルミベース基板１の表面）とアルミベース基板１の裏面であるアルミベース２０を導通手段３０で電気的に接続（導通）し、アルミベース基板１の表面側と裏面側との電位差がないようにしている。つまり、同電位としている。
前記導通手段３０は、第３の電源パターン２２ｃ、絶縁層２１、アルミベース２０に孔３１，３２，３３を連通するように同芯状に形成し、各孔３１，３２，３３にボルト３４を挿通し、そのボルト３４にナット３５を螺合することで、第３の電源パターン２２ｃ、絶縁層２１、アルミベース２０をボルト、ナットで挟着支持するようにしてある。

前述のように、アルミベース基板１にＬＥＤ２、第１・第２コンデンサ１１，１２を設けたので、そのアルミベース基板１の第１・第２端子１５，１６にＡＣ電源ライン５，６を接続するだけでＬＥＤ２を点灯することができ、ＬＥＤ照明器具が小型で持ち運びし易く、しかも任意の機器本体に簡単に取り付けできる。

例えば、図４に示すように、アルミのランプケース４０の内面に絶縁放熱シート４を介してアルミベース基板１の裏面を接して取り付け、アルミベース基板１の透孔１ａから取付ねじ４１をランプケース４０に螺合して取り付ける。
そして、前記ランプケース４０をレンジフードのフード本体４２に固着して取り付ける。４３は透光性のカバーである。
つまり、ランプケース４０とフード本体４２が機器本体である。
前述のように取付ねじ４１でアルミベース基板１をランプケース４０に取り付けるときには、その取付ねじ４１によってアルミベース基板１とランプケース４０が電気的に導通しないようにしている。
例えば、アルミベース基板１の透孔１ａに、絶縁材によって作製した鍔付き筒状のスペーサ４４を挿通し、このスペーサ４４に取付ねじ４１を挿通することで、取付ねじ４１がアルミベース基板１に接触しないようにする。

前記導通手段３０は、図５に示すように、ねじ３６を孔３１，３２を通してアルミベース２０のねじ穴３７に螺合するようにしても良い。
また、導通手段３０は、図６に示すようにスルーホール３８としても良い。
また、導通手段３０は、図示しないリベットとしても良い。
つまり、導通手段３０は第３の電源パターン２２ｃとアルミベース２０を電気的に導通する構成であれば良い。

１…アルミベース基板、２…ＬＥＤ、３…ＬＥＤ照明部、４…絶縁放熱シート、５…一方のＡＣ電源ライン、６…他方のＡＣ電源ライン、７…バリスタ、８…コンデンサ、９…ヒューズ、１０…抵抗、１１…第１コンデンサ、１２…第２コンデンサ、１３…接続ライン、１４…導通ライン、１５…第１端子、１６…第２端子、２０…アルミベース、２１…絶縁層、２２…電源パターン。

Claims

アルミベース２０の表面に絶縁層２１を設け、この絶縁層２１の上に電源パターン２２を設けたアルミベース基板１と、前記絶縁層２１の表面に設けたＬＥＤ２と、前記絶縁層２１の表面に設けた同一の静電容量の第１コンデンサ１１、第２コンデンサ１２を有し、
前記ＬＥＤ２の一端と前記第１コンデンサ１１の一端は、前記電源パターン２２で電気的に導通し、
前記ＬＥＤ２の他端と前記第２コンデンサ１２の一端は、前記電源パターン２２で電気的に導通し、
前記第１コンデンサ１１の他端と前記第２コンデンサ１２の他端は、前記電源パターン２２で電気的に導通し、この電源パターン２２の前記第１コンデンサ１１の他端と前記第２コンデンサ１２の他端の中間は、前記アルミベース２０の裏面に導通手段３０で電気的に導通し、
前記アルミベース基板１の前記アルミベース２０の裏面を電気絶縁性及び熱伝導性に優れた部材を介在して、接地された機器本体に取り付けるようにし、
前記ＬＥＤ２の一端は一方の電源ライン５に接続し、前記ＬＥＤ２の他端は他方の電源ライン６に接続するようにしたことを特徴とするＬＥＤ照明器具。
前記アルミベース２０の裏面を絶縁放熱シート４を介在して、接地された機器本体に取り付けるようにした請求項１記載のＬＥＤ照明器具。