JP2012054213A - ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】照明器具等に装着された実使用において、高い放熱特性を有するランプを提供する。
【解決手段】ランプは、光源としての半導体発光素子と、表面に凹部を有し且つ前記発光素子発光時の熱を放熱するヒートシンク７とを備える。このヒートシンク７は、円筒状をし、表面の凹部３０は当該ヒートシンク７の中心軸に沿って延伸する溝であり、ヒートシンク７の表面の冷却有効領域を、当該領域７ｃ，３０ａにおける全ての法線上に、前記ヒートシンク７の表面における前記領域７ｃ，３０ａを除く他の領域が存しない領域７ｃ，３０ａと規定したとき、前記ヒートシンク７表面のすべての有効領域７ｃ，３０ａの合計面積が前記ヒートシンク７の包絡面積以上である。
【選択図】図７

Description

本発明は、ＬＥＤ等の半導体発光素子を光源とするランプの放熱性に関する。

近年、省エネルギーの観点から、白熱電球に代替する電球形ランプとして、半導体発光素子の１つであるＬＥＤを光源として利用するランプが提案されている。なお、ＬＥＤを用いたランプを、ＬＥＤランプと称し、以下説明する。

一般に、ＬＥＤは発光時に発熱し、ＬＥＤ自身が高温になると発光効率が低下する。ＬＥＤランプは、高い発光効率を維持するために、ＬＥＤ発光時の熱を放出するヒートシンクを備える技術が提案されている（例えば、特許文献１〜３）。

特許文献１に記載のヒートシンク（文献１では放熱部である。）３は、筒状をし、管軸と平行な方向に沿って延伸する放熱溝６を外周面に多数有している。この放熱溝６の寸法は、幅が１．５［ｍｍ］、深さが１．５［ｍｍ］と記載されている（第２２段落）。

特許文献２に記載のヒートシンク（文献２では放熱体である。）１３は、略円柱状の放熱体本体３１と、放熱体本体３１の一端に設けられた拡径部３２と、複数の放熱フィン３３とを有している。複数の放熱フィン３３は、放熱体本体３１の中心軸と平行な方向に沿って所定の一定幅で延伸し、放熱体１３の周方向に略等間隔をおいて形成されている（第３３段落）。

特許文献３に記載のヒートシンク（文献３では筐体である。）２は、丸形をし、放熱用の翼状の凹凸３が多数外周面に有している。凹凸３は、特許文献１及び２と異なり、筐体の中心軸と直交する方向（周方向）に延伸し、その幅が一定である（図１〜図３）。

特開２０１０−３５８０号公報 特開２０１０−３３９５９号公報 特開２００８−１８６７５８号公報

上述のＬＥＤランプは、ヒートシンクを構成する部材に放熱溝、フィン、凹凸（以下、「放熱溝等」とする。）を有し、ＬＥＤ発光時の熱を放出させているが、実際の使用状態を考慮すると、放熱特性の改善が望まれる。

つまり、上記のヒートシンクは主として対流を利用して放熱するものであり、一方、ＬＥＤランプは照明器具に装着されて使用されるため、器具内での対流が少なく、対流による放熱効果が期待できないのである。

本発明は、照明器具等に装着された実使用において、高い放熱特性を有するランプを提供することを目的とする。

本発明に係るランプは、光源としての半導体発光素子と、表面に凹部を有し且つ前記発光素子発光時の熱を放熱するヒートシンクとを備え、前記ヒートシンク表面の冷却有効領域を、当該領域における全ての法線上に、前記ヒートシンク表面における前記領域を除く他の領域が存しない領域と規定したとき、前記ヒートシンク表面のすべての有効領域の合計面積が前記ヒートシンクの包絡面積以上であることを特徴としている。

上記構成によれば、前記ヒートシンク表面のすべての有効領域の合計面積が前記ヒートシンクの包絡面積以上であるため、対流による放熱だけでなく、放射による放熱効果が得られるため、照明器具等に装着された実使用においても高い放熱特性を有する。

また、前記ヒートシンクは、円筒状をし、表面の凹部は、当該ヒートシンクの中心軸に沿って延伸する溝であることを特徴としている。
また、前記溝の横断面が「Ｖ」字状をし、溝の底の角度が８０度以上１００度以下の範囲であることを特徴とし、あるいは、前記溝の横断面が円弧状をし、当該円弧を一部に有する円の中心と、円弧の両端のそれぞれとを結んだ線分に挟まれた角度が１２０度以上２１０度以下の範囲であることを特徴としている。

第１の実施の形態に係るＬＥＤランプの構造を示す断面図 ケースの正面図 図２におけるＡ方向から見た拡大図 放射による放熱効果を示す図 凹部の頂角と、ケースの表面積との関係を示す図 図５の計算に利用したケースの説明図 有効面積を説明する図 第２の実施の形態に係るケースの拡大平面視 凹部の円弧角と、ケースの表面積との関係を示す図 変形例１に係る凹部の断面形状を示す図 変形例２に係る凹部の断面形状を示す図 縦横の溝状の凹部の頂角と、ケースの表面積との関係を示す図

＜第１の実施の形態＞
本発明を実施するための第１の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
１．全体構成
図１は、第１の実施の形態に係るＬＥＤランプの構造を示す断面図である。

ＬＥＤランプ（本発明の「ランプ」に相当する。）１は、ＬＥＤ１８を光源として備えるＬＥＤモジュール３と、ＬＥＤモジュール３を搭載する搭載部材５と、搭載部材５が一端に装着されるケース７と、ＬＥＤモジュール３を覆うグローブ９と、ＬＥＤ１８を点灯させる点灯回路１１と、点灯回路１１を内部に格納し且つケース７内に配された回路ホルダ１３と、ケース７の他端に設けられた口金部材１５とを備える。なお、ＬＥＤランプ１は、所謂、電球形のランプである。
（１）ＬＥＤモジュール
ＬＥＤモジュール３は、絶縁基板１７と、絶縁基板１７の表面に実装された複数のＬＥＤ１８と、絶縁基板１７上においてＬＥＤ１８を被覆する封止体１９とを備える。封止体１９は、主に、透光性材料からなり、ＬＥＤ１８から発せられた光の波長を所定の波長へと変換する必要がある場合は、光の波長を変換する変換材料が前記透光性材料に混入されてなる。

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、また、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。
（２）搭載部材
搭載部材５は、板状の部材からなり、その表面にＬＥＤモジュール３を搭載すると共に、後述のケース７の一端を塞いでいる。

搭載部材５は、点灯時にＬＥＤ１８に発生する熱をケース７へと伝える機能も有しており、熱伝導性の高い材料が利用される。本実施の形態では、円板状の部材により構成され、ケース７の一端に圧入され、また、ネジ２１により回路ホルダ１３に連結されている。熱伝導性の高い材料としては、例えば、アルミニウム等の金属材料を利用することができる。

搭載部材５の外周面は、段差状になっており、段差部分とケース７の一端との間にできた溝部にグローブ９の開口側の端部が挿入され接着剤２３で固着されている。
（３）ケース
ケース７は、筒状をし、その一端に上記載置部材５が、他端に口金部材１５がそれぞれ装着される。ケース７は、点灯時のＬＥＤ１８からの熱を載置部材５から受け、この熱を放射する機能（所謂、ヒートシンクである。）も有しており、熱放射性の高い材料が利用される。熱放射性の高い材料としては、例えば、アルミニウム等の金属材料を利用することができる。

ケース７の外周面には、後述の放熱用の凹部を有している。
ケース７の内部には回路ホルダ１３の本体部が収容され、一部がケース７の他端側から外部へと延出し、その延出部分に口金部材１５が装着されている。
（４）グローブ
グローブ９は、搭載部材５とケース７とを組み合わせたときに形成される上記溝部に嵌め込まれ、その溝部に接着剤２３が充填されることにより搭載部材５及びケース７に固定（固着）されている。
（５）点灯回路
点灯回路１１は、絶縁基板２５に各種の電子部品が実装されたものであり、回路ホルダ１３に収納されている。点灯回路１１の出力端子とＬＥＤモジュール３の入力端子とは、配線２７，２７により電気的に接続されている。
（６）回路ホルダ
回路ホルダ１３は、絶縁性材料からなる。絶縁性材料としては、例えば、合成樹脂（具体的には、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）である。）を利用することができる。
（７）口金部材
口金部材１５は、照明器具のソケットに取着され、このソケットを介して給電を受けるためのものである。具体的には、エジソン式の口金２８と、口金２８とケース７との絶縁性を確保するための絶縁部材２９とを有する。

口金部材１５は、回路ホルダ１３のケース７の他端の開口から延出する部分を被覆する状態で装着されている。なお、口金２８と点灯回路１１の入力端子とは、配線（図示省略）により電気的に接続されている。
２．ケースの凹部
図２は、ケースの正面図である。

ケース７の凹部３０は、ここでは、筒状をしたケース７の軸方向と平行な方向に沿って延伸する溝により形成され、この溝は、周方向に間隔（例えば、等間隔である。）をおいて複数本形成されている。

図３は、図２におけるＡ方向から見た拡大図である。
凹部３０の横断面形状、つまり、ケース７の軸方向から当該ケース７の一端を見たときの凹部３０の形状は、図３に示すように、「Ｖ」字状をしている。ここでの凹部３０は、「Ｖ」字の底に相当する部分の角度（この角度を「頂角」とし、またこの角度を換言すると、「Ｖ」字を構成する２つの辺に挟まれた角度である。）Ｂが９０［°］である。なお、ここでの頂角は、設計上での角度であり、加工精度上、３［％］程度のバラツキを含む。

凹部３０の横断面形状を「Ｖ」字状として、頂角を９０［°］とすることで、凹部３０を構成する２つの斜面（この面を「凹入面」ともいう。）のうちの一方の斜面から当該一方の斜面の法線方向に放射された熱（図３の矢印で表わしている。）は、ケース７の表面における当該一方の斜面を除く他の表面により遮られることが無く、放射による放熱を効率良く行うことができる。

前記一方の斜面の法線方向に放射された熱（図３の矢印で現している。）は、当該一方の斜面とで凹部３０を構成している他方の斜面、当該一方の斜面からなる凹部以外の凹部を構成する斜面及び凹部３０が形成されていない面と、交差することがないのである。

これにより、照明器具にランプ１が装着され、器具内において熱対流が発生しにくく、対流による放熱効果が得られ難い場合に、放射による効率的な放熱効果が得られる。
次に、頂角を９０度した場合の放熱効果について説明する。

図４は、放射による放熱効果を示す図である。
（１）試験内容
図４では、頂角Ｂが９０［°］の凹部３０を有するケース（ヒートシンク）７を用いたランプＡと、凹部を有さないケースを用いたランプＢとの２種類のランプを点灯させ、ＬＥＤの周辺の温度を測定し、ＬＥＤのジャンクション温度（所謂、「Ｔｊ温度」である。）を算出した。

試験に用いたランプＡのケース７は、表面積が約３６００［ｍｍ^２］であり、ランプＢのケースは、表面積が約２７００［ｍｍ^２］である。なお、ケースはアルミニウムから構成されている。

試験は、外気温が２３．５［℃］の雰囲気中で投入電力（直流）を３．５［Ｗ］で点灯し、点灯から１時間経過後に、ＬＥＤモジュール３における絶縁基板１７の横の温度を熱電対により実測した。点灯に利用した照明器具は、厚み約１０［ｍｍ］のグラスウールを巻き付け、対流や器具からの放熱を抑制している。

ここで、ジャンクション温度Ｔｊは、
Ｔｊ＝測定値［℃］＋２［℃／Ｗ］×投入電力［Ｗ］
により算出している。

なお、試験では、凹部の頂角Ｂの影響が分かるように、頂角Ｂが６０［°］のランプＣと頂角Ｂが１２０［°］のランプＤの２つのランプＣ，ＤについてもＬＥＤのジャンクション温度を算出し、図４にプロットしている。
（２）結果
同図に示すように、凹部を有しないランプＢでは、ジャンクション温度が１０６［℃］であるのに対し、凹部を有するランプＡでは、ジャンクション温度が９６［℃］となっている。このことから、凹部を有することで、１０［℃］程度の放熱効果が得られることが分かる。

また、ランプＡの凹部の頂角Ｂに対して３０［°］小さい、頂角Ｂが６０［°］のランプＣでは、ジャンクション温度が１０５［℃］となっており、凹部を有しないランプＢと略同じ放熱特性を有していることが分かる。

一方、ランプＡの凹部の頂角Ｂに対して３０［°］大きい、頂角Ｂが１２０［°］のランプＤでは、ジャンクション温度が１００［℃］となっており、凹部を有しないランプＢや頂角Ｂが６０［°］のランプＣよりも高い放熱効果を得ることができるものの、頂角Ｂが９０［°］の凹部を有するランプＡよりも放熱特性が劣ることが分かる。

以上のことから、対流放熱が生じ難い環境下では、頂角Ｂが９０［°］の凹部を有するランプＡが最も放熱特性に優れ、頂角Ｂが１２０［°］のランプＤ、頂角Ｂが６０［°］のランプＣ、凹部を有しないランプＡの順で放熱特性が悪くなっている。
３．凹部の頂角について
凹部３０の頂角と、ケース７の表面積との関係を図５に示し、図６は、図５の計算に利用したケースの説明図である。

図５では、頂角θを変化させたときの全表面積と全有効面積の関係をそれぞれ示している。
なお、全有効面積は、後述するが、放射に有効な全領域の合計面積であり、図５では、全表面積と全有効面積とは、表面に凹部を形成していない場合の全表面積に対する比率、つまり、凹部のない場合を１００として、その比率でそれぞれ表している。

計算に用いたケース７は、図６の（ａ）に示すように、外径が一定の円筒部３０ａと、外径が変化する傾斜部３０ｂとからなる。円筒部３０ａの外径の半径Ｒ（図中では直径として「２Ｒ」として表している。）は１７．９［ｍｍ］であり、傾斜部３０ｂの小径側の外径の半径ｒ（図中では直径として「２ｒ」として表している。）は１０．７５［ｍｍ］である。

円筒部３０ａの高さＬ１は４．０７［ｍｍ］である。傾斜部３０ｂの母線を延長させて仮想の円錐としたときの高さＬ２が５９．１６［ｍｍ］、傾斜部３０ｂの小径側端から仮想円錐の頂点までの高さｌが３５．５３［ｍｍ］である。

図６の（ｂ）に示すように、ケース７の外周において凹部３０間の外周の長さ（この長さを外周における凹部の残りの長さであることから「外周残り長さ」とする。）ｘをしたとき、すべての凹部３０間の外周残り長さＸが１１．７４［ｍｍ］である。
（１）全表面積の算出
ケース７の全表面積Ｓは、円筒部７ａの表面積Ｓ１と傾斜部７ｂの表面積Ｓ２の和となる。

ここで、円筒部７ａにおける凹部３０を形成した後の表面積Ｓ１は、

で表すことができる。

また、傾斜部７ｂにおける凹部３０を形成した後の表面積Ｓ２は、

で表すことができる。

したがって、凹部３０形成後のケース７の全表面積Ｓは、上記の表面積Ｓ１と表面積Ｓ２との和となり、また、全表面積Ｓは、凹部３０の底の頂角θの関数で表すことができ、頂角θを変化させたときの全表面積Ｓとの関係を示したものが図５の実線である。なお、図５では、上述したように、表面に凹部を形成していない場合の全表面積に対する比率、つまり、凹部のない場合を１００として、その比率で表している。

図５に示すように、頂角θが大きくなるに従って、ケースの表面積が小さくなるのが分かり、従来の技術では、対流による放熱を重視していたため、頂角θが小さい領域で利用されている。
（２）全有効面積
図７は、全有効面積を説明する図である。

なお、同図では、全有効面積を説明するために、頂角θを５０［°］としている。
放射による放熱は、主に放射する面に対して直交する方向、つまり、法線方向に熱が放射されるとして、その法線上に当該ケースの表面が存在しない場合は、放射された熱がケースに吸収されるようなことはない。
（ｉ）外周残部領域７ｃ
図７に示すように、ケース７の表面であって凹部３０が形成されていない領域（この領域を外周における凹部の残りの領域であることから「外周残部領域」とする。）７ｃから放射された熱（例えば、図中の矢印Ａ１である。）は、ケース７の表面における前記外周残部領域７ｃ以外の他の表面が前記領域７ｃの法線上になく、そのまま外部へと放出される。したがって、この外周残部領域７ｃは、放射に対して有効領域となる。
（ｉｉ）外側領域３０ａ
各凹部３０を構成する領域のうち外表面に近い側の外側領域３０ａでも、当該領域３０ａから放射された熱（例えば、図中の矢印Ｂ１である。）は、ケース７の表面における前記外側領域３０ａ以外の他の表面が前記領域３０ａの法線上になく、そのまま、外部へと放出される。したがって、この外側領域３０ａも、放射に対して有効領域となる。
（ｉｉｉ）内側領域３０ｂ
上記の外周残部領域７ｃや外側領域３０ａに対し、各凹部３０を構成する領域のうち、底に近い側の内側領域３０ｂでは、当該領域３０ｂから放射された熱（例えば、図中の矢印Ｃ１である。）は、ケース７の表面における前記外側領域３０ｂ以外の他の表面（例えば、当該内側領域３０ｂを構成する２つの斜面のうち、一方の斜面における法線上には、当該一方の斜面と対向する他方の斜面が存在している。）や凹部を構成している外側領域３０ａが前記領域３０ｂの法線上に存在し、そのまま直進し、やがて、方線上に存するケース７の表面に吸収される。

したがって、この内側領域３０ｂは、放射に対して有効な領域でない。
（ｉＶ）全有効面積
このようにしてすべての有効領域についての全面積を合算したものが全有効面積であり、図５の破線となる。なお、ここでも、全有効面積は、表面に凹部を形成していない場合の全表面積に対する比率、つまり、凹部のない場合を１００として、その比率で表わし、また、図５において、全有効面積における頂角θが９０[°]以上の範囲は、ケース７の全表面積Ｓと同じとなる（重なっている。）。
（３）まとめ
図５から、凹部３０の頂角θが９０[°]以下では、頂角θが小さくなるに従って、全表面積が増加するのに対し、放射に有効な全有効面積が減少している。特に、６３[°]未満では、放射に有効な全有効面積が、凹部３０を形成していない場合よりも小さくなっている。つまり、１００［％］よりも小さくなっている。

このことは、対流の発生し難い環境下で使用した場合、凹部３０を多く設け、全表面積を広くしたとしても、頂角θが６３［°］未満では凹部３０を形成していない場合よりも全有効面積が小さいため、放射による放熱が起こり難く、凹部３０を設けていない場合よりも放熱特性が悪くなることも生じ得ると考えられると共に、現に、図４における、頂角Ｂが６０［°］の凹部を有するランプＣの放熱特性が、凹部を有しないランプＢと差ほど変わらないという結果が得られている。

したがって、凹部３０は、放射による効果を得ようとする場合、頂角θが６３[°]以上、１７０[°]以下であれば、対流による放熱と放射による放熱との両特性の効果が期待できる。なお、特に放射による放熱をより多く得たい場合には、頂角θを８０[°]以上、１００[°]以下とするのが好ましい。

この範囲の角度にすることで、全有効面積の比が１２０［％］以上となり、有効な効果を発現できるからである。
＜第２の実施の形態＞
図８は、第２の実施の形態に係るケースの拡大平面視である。

第１の実施の形態では、ケース７の外周に、縦溝であって横断面が「Ｖ」字状をした凹部３０を有していたが、凹部３０は横断面形状が「Ｖ」字状に限定するものではなく、他の形状であっても良い。

第２の実施の形態に係るケース１０１の凹部１０３は、図８に示すように、縦溝であって横断面が円弧状をしている。ここでの凹部１０３の円弧状は、同図に示すように、凹部１０３の円弧を一部に有する円の中心と、円弧の両端のそれぞれとを結んだ線分に挟まれた角度（図中の「θ」であり、以下「円弧角」とする。）を用いて説明する。

図９は、凹部１０３の円弧角θと、ケース１０１の全表面積および全有効面積との関係を示す図である。
なお、図９の計算に利用したケースは、凹部の形状だけが図６と異なり、他の寸法等は同じである。

第２の実施の形態に係るケース１０１の全表面積Ｓは、円筒部（７ａ）の表面積Ｓ１と傾斜部（７ｂ）の表面積Ｓ２との和となる。
ここで、凹部１０３を有する円筒部（７ａ）の表面積Ｓ１は、

で表すことができる。

また、凹部１０３を有する傾斜部（７ｂ）の表面積Ｓ２は、

で表すことができる。

従って、凹部１０３を有するケース１０１の全表面積Ｓは、上記の表面積Ｓ１と表面積Ｓ２との和となり、また、全表面積Ｓは、凹部１０３の円弧角θの関数で表すことができ、円弧角θを変化させたときの全表面積Ｓとの関係を示したものが図９の実線である。

なお、全有効面積の算出方法等も、図７で説明した通りであり、図９においても、図５と同様に、全表面積及び全有効面積は、表面に凹部を形成していない場合の全表面積に対する比率で表わしている。

図９から、凹部１０３の円弧角θが１８０[°]以上では、円弧角θが大きくなるに従って、全表面積が増加するのに対し、放射に有効な全有効面積が減少している。特に、２４６[°]より大きな角度の領域では、放射に有効な全有効面積の比が、凹部１０３を形成していない場合よりも小さくなっている（つまり、１００以下となっている。）。

したがって、凹部１０３は、放射による効果を得ようとする場合、円弧角θが６０[°]以上、２４６[°]以下であれば、対流による放熱と放射による放熱との両特性の効果が期待できる。特に、放射による放熱をより多く得たい場合には、円弧角θを１２０[°]以上、２１０[°]以下とするのが好ましい。この範囲の角度にすることで、全有効面積の比が１２０［％］以上となり、有効な効果を発現できるからである。
＜変形例＞
以上、本発明の構成を第１及び第２の実施の形態（これらをまとめて以下、「実施の形態等」という。）に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態等に限られない。例えば、以下のような変形例を実施することができる。
１．凹部の形状
第１の実施の形態に係る凹部３０は、その横断面形状が「Ｖ」字状をし、第２の実施の形態に係る凹部１０３は、その横断面形状が円弧状をしている。

しかしながら、ケース表面の冷却有効領域を、当該領域における全ての法線上に、ケース表面における前記領域を除く他の領域が存しない領域と規定したとき、ケースの表面のすべての有効領域の合計面積がケースの包絡面積以上であれば良く、実施の形態等に係る凹部３０，１０３の横断面形状以外であっても良い。以下、他の形状を変形例１及び２として説明する。

図１０は変形例１に係る凹部の横断面形状を示し、図１１は変形例２に係る凹部の横断面形状を示す。
変形例１に係るケース２０１の凹部２０３は、横断面形状が表面側広がりの台形状に凹入しており（表面から離れるに従って凹入幅が小さくなる。）、さらに、凹入面のすべての領域が有効領域となっている。

なお、変形例１では、凹部１０１は台形状に凹入していたが、例えば、多角形状であっても良い。但し、この場合、全有効面積が、凹部を形成していない場合の全有効面積以上となるようにする必要がある。

また、変形例２に係るケース２１１の凹部２１３は、横断面形状が表面広がりの傾斜状に凹入し、その底が円弧状をし、凹入面のすべての領域が有効領域となっている。
なお、変形例２では、凹部１１１の一部が円弧状に凹入していたが、例えば、楕円状を構成する一部分の形状であっても良い。但し、この場合、全有効面積が、凹部を形成していない場合の有効面積以上となるようにする必要がある。

さらに、第１の実施の形態での凹部３０は、ケース７の軸方向に沿って延伸する溝状に形成されていたが、例えば、ケースの軸方向と直交する方向、つまり、周方向に延伸する溝状であっても良い。さらに、ケースの軸方向と周方向の２方向に延伸する溝を構成して、碁盤の目状に形成しても良い。

図１２は、溝が縦横方向に形成された場合の溝の底の角度θと、ケースの全表面積および全有効面積との関係を示す図である。
なお、図１２の計算に利用したケースは、凹部の形状だけが図６と異なり、他の寸法等は同じである。

ケースの全表面積Ｓは、円筒部（７ａ）の表面積Ｓ１と傾斜部（７ｂ）の表面積Ｓ２との和となる。
ここで、凹部を有する円筒部（７ａ）の表面積Ｓ１は、

で表すことができる。ここで、傾斜部（７ｂ）の下端における「外周残り長さ」のすべてをＸ０、円筒部（７ａ）における「外周残り長さ」のすべてをＸ２とした。

また、凹部を有する傾斜部（７ｂ）の表面積Ｓ２は、

で表すことができる。

従って、上記凹部を有するケースの全表面積Ｓは、上記の表面積Ｓ１と表面積Ｓ２との和となり、また、全表面積Ｓは、凹部の溝の底の頂角θの関数で表すことができ、頂角θを変化させたときの全表面積Ｓとの関係を示したものが図１２の実線である。

なお、全有効面積の算出方法等も、図７で説明した通りであり、図１２においても、図５と同様に、全表面積及び全有効面積は、表面に凹部を形成していない場合の全表面積に対する比率で表わしている。

図１２から、凹部の頂角θが９０[°]以下では、頂角θが小さくなるに従って、全表面積が増加するのに対し、放射に有効な全有効面積が減少している。特に、５６[°]未満では、放射に有効な全有効面積が、凹部を形成していない場合よりも小さくなっている（つまり、１００以下となっている。）。

したがって、凹部は、放射による効果を得ようとする場合、頂角θが５６[°]以上、１５０[°]以下であれば、対流による放熱と放射による放熱との両特性の効果が期待できる。特に、放射による放熱をより多く得たい場合には、頂角θを７０[°]以上、１２０[°]以下とするのが好ましい。
この範囲の角度にすることで、全有効面積の比が１２０［％］以上となり、有効な効果を発現できるからである。
２．ケースの表面処理
実施の形態等では、ケースの表面処理（凹部の加工処理は除く。）について特に説明していないが、例えば、アルマイト処理等を行っても良い。アルマイト処理を行うことでケース表面の輻射率を向上させることでき、放熱特性をより向上させることができる。また、黒色の塗料を塗布してもケース表面の輻射率を向上させることができる。
３．ランプ
実施の形態等では，ＬＥＤを発光（点灯）させる回路をケース内に格納していたが、例えば、ＬＥＤを発光させる回路をケース内に収納しないランプであっても良い。このようなランプは、点灯回路を有する照明器具に装着され使用される。

また、実施の形態等では、口金はエジソンタイプ（例えば、Ｅ１７、Ｅ２６である。）であったが、他のタイプ、例えば、ピンタイプであっても良い。

本発明は、放熱性を向上させるのに利用可能である。

１ ＬＥＤランプ
７ ケース（ヒートシンク）
１８ ＬＥＤ
３０ 凹部

Claims (4)

1. 光源としての半導体発光素子と、表面に凹部を有し且つ前記発光素子発光時の熱を放熱するヒートシンクとを備えるランプにおいて、
   前記ヒートシンク表面の冷却有効領域を、当該領域における全ての法線上に、前記ヒートシンク表面における前記領域を除く他の領域が存しない領域と規定したとき、前記ヒートシンク表面のすべての有効領域の合計面積が前記ヒートシンクの包絡面積以上である
   ことを特徴とするランプ。
2. 前記ヒートシンクは、円筒状をし、
   表面の凹部は、当該ヒートシンクの中心軸に沿って延伸する溝である
   ことを特徴とする請求項１に記載のランプ。
3. 前記溝の横断面が「Ｖ」字状をし、溝の底の角度が６３度以上１７０度以下の範囲である
   ことを特徴とする請求項２に記載のランプ。
4. 前記溝の横断面が円弧状をし、当該円弧を一部に有する円の中心と、円弧の両端のそれぞれとを結んだ線分に挟まれた角度が５６度以上１５０度以下の範囲である
   ことを特徴とする請求項２に記載のランプ。

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