JP2013020746A - 照明装置及び照明装置用送風ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】吸気口と排気口とより離して配置して吸排気を分け、常に冷たい空気を吸気して冷却に利用し、また空気の流れを効果的に使用することができ、ファンの放熱効果を高めることができる照明装置及び照明装置用送風ユニットを提供することである。
【解決手段】ヒートシンク１３０の外周部の下面に形成された吸気口１３１と排気口１３２と、吸気口１３１を介して吸気した空気をヒートシンク１３０に向かって送風する送風装置１４０とを備え、送風装置１４０は軸と軸に取り付けた遠心タイプのファンブレード１４３とを有する。
【選択図】図９

Description

本発明は、送風装置を備える照明装置及び照明装置用送風ユニットに関する。

近年、白熱電球に代わる照明装置としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）電球が種々開発されている。これらのＬＥＤ電球には、複数のＬＥＤが使用されているため、発熱量が多い。そのため、ＬＥＤによる発熱を効率よく放熱することが強く求められている。

特許文献１には、ＬＥＤ電球の内部に冷却ファンを取り付けて強制的に放熱することにより、放熱効率を向上するＬＥＤ電球が記載されている。

しかし、上記特許文献１記載のＬＥＤ電球では、内部に空冷ファンを実装する際、点灯回路、ファン用のモータ及びこのモータの駆動回路のそれぞれを収納するための空間が必要となるため、小型化に適さない。

特許文献２には、発光体としてＬＥＤを用い冷却効率を確保しつつ小型化に対応することができる電球形ランプが記載されている。特許文献２記載の電球形ランプは、一主面に発光素子を備えた基板と、一端側が基板の他主面に密着され、内部に収納部を備えた放熱体と、この放熱体の収納部に収納された空冷手段と、基板を覆って放熱体の一端側に取り付けられたグローブと、放熱体の他端側に設けられた口金と、放熱体と口金との間に収納され、発光素子を点灯させる点灯回路と、基板に設けられ、空冷手段を駆動させる駆動回路とを備える。

図１３は、特許文献２記載の電球形ランプの外観図である。

図１３に示すように、電球形ランプ１０は、略球状に形成された光拡散性を有するガラスからなるグローブ１１と、本体ケース１２と、口金１３とを備える。

本体ケース１２は、全周に形成された吸気口１４と、吸気口１４より上方で全周に形成された排気口１５と、を有する。本体ケース１２内部には、ＬＥＤ基板部を放熱する放熱体、放熱体をファンにより冷却する空冷手段（いずれも図示略す）が収納されている。

吸気口１４は、空冷手段（図示略す）によって本体ケース１２内へと外気を取り込む。吸気口１４は、本体ケース１２の軸方向に沿う長孔状で、かつ、本体ケース１２の周方向に略等間隔に離間されて形成されている。

排気口１５は、本体ケース１２内へと取り込まれた空気を外部に排気する。排気口１５は、本体ケース１２の周方向に略等間隔に離間されて形成されている。

図１３に示すように、電球形ランプ１０は、吸気口１４と排気口１５とが、本体ケース１２の周りに、上下に並んで環状に設けられている。

以上の構成により、電球形ランプ１０は、本体ケース１２下方の吸気口１４から略水平方向に外気を取り込み、本体ケース１２内部で上方に風向きを変えた後、本体ケース１２上方の排気口１５から略水平方向に排気する。このため、電球形ランプ１０は、高さ方向で吸排気の位置は異なるものの、吸気口１４と排気口１５とは近接している。

特開２００７−２６５８９２号公報 特開２０１０−１０８７７４号公報

しかしながら、特許文献２記載の電球形ランプは、吸気口１４と排気口１５とが近接して上下の位置に配置されているため、排気口１５から排気された温かい空気が、吸気口１４から吸気されてしまう欠点がある。このため、ファンなどの冷却手段の放熱効果が低下してしまう課題がある。また、ファンなどの冷却手段の放熱効果を上げようとファンの回転数を上げてしまうと騒音の発生が大きくなるとともに、上述した排気口１５から排気された温かい空気が、吸気口１４から吸気されてしまう欠点がさらに大きくなってしまう課題がある。

本発明の目的は、吸気口と排気口とより離して配置して吸排気を分け、常に冷たい空気を吸気して冷却に利用し、また空気の流れを効果的に使用することができ、ファンなどの冷却手段の放熱効果を高めることができる照明装置及び照明装置用送風ユニットを提供することである。

本発明の照明装置は、開口部を有するケースと、実装基板上に設置されたＬＥＤと、前記ＬＥＤの熱を放熱するヒートシンクと、前記ヒートシンクの外周部の下面に形成された吸気口と、前記ケースの開口部の中心を点対称として、前記吸気口と反対側の前記ヒートシンクの外周部の下面に形成され、前記ヒートシンクに当たった空気を排気する排気口と、前記ケース内部に収容され、前記ヒートシンクに対向する排気面と反対側の面に設けられた吸気面とを有し、前記吸気口を介して吸気した空気を、前記ヒートシンクに向かって送風する遠心ファン装置を備える構成を採る。

本発明の照明装置用送風ユニットは、ＬＥＤ及熱を放熱するヒートシンクと、前記ヒートシンクの外周部の下面に形成された吸気口と、前記ヒートシンク上に設けられ、前記吸気口を介して吸気した空気を、前記ヒートシンクに向かって送風する遠心ファン装置と、前記ヒートシンクの中心を点対称として、前記吸気口と反対側の前記ヒートシンクの外周部の下面に形成され、前記ヒートシンクに当たった空気を排気する排気口と、を備える構成を採る。

本発明によれば、左右方向において吸排気を分けることにより、常に冷たい空気を吸気して冷却に使用することができ、冷却手段である送風装置の放熱効果を高めることができる。また、送風装置に遠心ファンを採用することでファンの径方向に送風しやすくでき、その遠心ファンブレードのフィン形状を最適化することで暖かい空気を効果的に排気することができるので、送風装置の放熱効果をさらに高めることができる。

本発明の実施の形態１に係る照明装置の外観図 本発明の実施の形態１に係る照明装置の斜視図 本発明の実施の形態１に係る照明装置の分解斜視図 本発明の実施の形態１に係る照明装置の分解斜視図 本発明の実施の形態１に係る照明装置のヒートシンクの詳細な構成を示す上面図 本発明の実施の形態１に係る照明装置のヒートシンクの詳細な構成を示す斜視図 本発明の実施の形態１に係る照明装置のヒートシンクの詳細な構成を示す斜視図 本発明の実施の形態１に係る照明装置の送風装置とヒートシンクの断面図 本発明の実施の形態１に係る照明装置の送風装置の断面図 本発明の実施の形態１に係る照明装置の送風装置のファンブレードの構成図 本発明の実施の形態２に係る照明装置の送風装置の断面図 本発明の実施の形態２に係る照明装置の送風装置のファンブレードの構成図 従来の電球形ランプの外観図

請求項１に記載の発明は、開口部を有するケースと、実装基板上に設置されたＬＥＤと、ＬＥＤの熱を放熱するヒートシンクと、ヒートシンクの外周部の下面に形成された吸気口と、ケースの開口部の中心を点対称として、吸気口と反対側のヒートシンクの外周部の下面に形成され、ヒートシンクに当たった空気を排気する排気口と、ケース内部に収容され、ヒートシンクに対向する排気面と反対側の面に設けられた吸気面とを有し、吸気口を介して吸気した空気を、ヒートシンクに向かって送風する遠心ファン装置を備える照明装置であって、左右方向において吸排気を分けることにより、常に冷たい空気を吸気して冷却に使用することができ、送風装置の放熱効果を高めることができる。また、送風装置に遠心ファンを用いることにより、送風装置の排気方向をファンの半径方向に吐き出すことができ、左右方向への空気の流れを加速でき、送風装置の放熱効果をさらに高めることができる。

請求項２に記載の発明は、遠心ファンブレードは、その全周に、軸の中心から排気口の方向に沿って傾斜のある平面（リング）を設けたことを特徴とする請求項１記載の照明装置であって、遠心ファンブレードのフィン形状に傾斜面を設けて最適化することで暖かい空気を効果的に排気することができ、送風装置の放熱効果をさらに高めることができる。

請求項３に記載の発明は、遠心ファンブレードは、遠心ファンブレードの外周と傾斜のある平面とが交わる箇所を境に遠心ファンブレードの外径が異なることを特徴とする請求項２記載の照明装置であって、遠心ファンブレードの外周と傾斜のある平面とが交わる箇所を境に遠心ファンブレードの外径を変えることで、遠心ファンブレードの外周部で発生する空気の渦を分割することができ、それにより回転する遠心ファンブレードから発生する音を抑えることができる。そして、遠心ファンブレードの発生音を抑えることができるので遠心ファンブレードの回転数を上げることができ、送風装置による冷却性能をさらに上げることができる。

請求項４に記載の発明は、ＬＥＤ及熱を放熱するヒートシンクと、ヒートシンクの外周部の下面に形成された吸気口と、ヒートシンク上に設けられ、吸気口を介して吸気した空気を、ヒートシンクに向かって送風する遠心ファン装置と、ヒートシンクの中心を点対称として、吸気口と反対側のヒートシンクの外周部の下面に形成され、ヒートシンクに当たった空気を排気する排気口と、を備える照明装置用送風ユニットであって、左右方向において吸排気を分けることで、常に冷たい空気を吸気して冷却に使用することができ、送風装置の放熱効果を高めることができる。また、送風装置に遠心ファンを用いることにより、送風装置の排気方向をファンの半径方向に吐き出すことができ、左右方向への空気の流れを加速でき、送風装置の放熱効果をさらに高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な具体例であり、技術的に良好な条件の限定が記載されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する記載がない限り、これらの条件に限られるものではない。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る照明装置の外観図、図２は本発明の実施の形態１に係る照明装置の斜視図、図３は本発明の実施の形態１に係る照明装置の分解斜視図で上方から見たもの、図４は本発明の実施の形態１に係る照明装置の分解斜視図で下方から見たものである。

本実施の形態は、吸排気の方向が下面側にある下面吸排気のＬＥＤランプに適用した例である。

図１乃至図４に示すように、ＬＥＤランプ１００は、ベース１１０ａ及び開口部１１０ｂを有するケース１１０と、ＬＥＤ１２１を実装した実装基板であるＬＥＤ基板１２０と、ＬＥＤ１２１の発熱を冷却するヒートシンク１３０と、ヒートシンク１３０に向かって送風する送風装置１４０とを備える。

また、ＬＥＤランプ１００は、ＬＥＤ基板１２０及び送風装置１４０に電源を供給する電源基板１５０と、電源基板１５０の電源をＬＥＤ基板１２０のコネクタプラグ１２２に接続するコネクタ１２３と、ヒートシンク１３０の下方に取り付けられ、ＬＥＤ１２１からの光を拡散するレンズ１６１を有する照射部１６０とを備える。

上記ＬＥＤ基板１２０、ヒートシンク１３０、送風装置１４０、電源基板１５０、及び照射部１６０は、照射部１６０に形成されたねじ穴１６０ａを介して、ケース１１０内壁のねじ止め１１０ｃにねじ（図示略す）により共締めされる。

ケース１１０は、放熱性が良好な部材、例えばアルミ合金等からなる。ケース１１０は、一端側である直方体のベース１１０ａから、他端側である開口部１１０ｂへと、徐々に拡径する椀状に形成されている。

ＬＥＤ基板１２０は、ＬＥＤ１２１を実装し、ヒートシンク１３０に接して設けられる。ＬＥＤ基板１２０は、例えば放熱性が良好なアルミニウムなどの金属材料と絶縁材料などにより形成されたメタルベース基板である。ＬＥＤ基板１２０は、ヒートシンク１３０に接触して放熱されている。

ヒートシンク１３０は、ケース１１０の開口部１１０ｂに外周部１３０ａが同径で取り付けられ、ＬＥＤ基板１２０に接触してＬＥＤ１２１を冷却する。ヒートシンク１３０は、ＬＥＤ基板１２０に接触してＬＥＤ１２１の発熱を冷却する基本機能に加え、ヒートシンク１３０の中心からずらした位置（偏心位置）に送風装置１４０を配置し、送風装置１４０へ空気を吸気する吸気口１３１と送風装置１４０と排気口１３２とは、ヒートシンク１３０に沿った略同一平面で配置される。

送風装置１４０は、ヒートシンク１３０を経由する空気の流れを起こすことで、ヒートシンク１３０を冷却する。送風装置１４０は、ケース１１０内で、かつヒートシンク１３０上に載置され、ヒートシンク１３０に向かって送風する。より詳細には、送風装置１４０は、ヒートシンク１３０に対向する排気面と反対側の面に設けられた吸気面とを有し、吸気口１３１を介して吸気した空気を、排気面からヒートシンク１３０に向かって送風する。送風装置１４０の詳細については後述する。

電源基板１５０は、ＬＥＤ基板１２０及び送風装置１４０にコネクタ１２３を介して直流電源を供給する。

照射部１６０は、ヒートシンク１３０の下方に、ヒートシンク１３０の外周部１３０ａと略同径で取り付けられる。照射部１６０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のレンズ１６１を有する。レンズ１６１は、ＬＥＤ１２１の発光面を覆ってＬＥＤ１２１からの光を拡散する。

次に、図面を参照してヒートシンク１３０の詳細な構成について説明する。図５は本発明の実施の形態１に係る照明装置のヒートシンクの詳細な構成を示す上面図、図６は本発明の実施の形態１に係る照明装置のヒートシンクの詳細な構成を示す斜視図、図７は本発明の実施の形態１に係る照明装置のヒートシンクの詳細な構成を示す斜視図で、図６より板金カバー１４７を取り外したものである。

図５に示すように、ヒートシンク１３０は、ケース１１０の開口部１１０ｂ（図２参照）と同径の外周部１３０ａと、外周部１３０ａから外方に突出するフランジ部１３０ｂと、円形のＬＥＤ基板１２０を収容する円筒部１３０ｃ（図２参照）とを有する。

ヒートシンク１３０は、このヒートシンク１３０の中心からずらした位置（偏心位置、図５では左側）に送風装置１４０を配置し、送風装置１４０へ空気を吸気する吸気口１３１と、ヒートシンク１３０に当たった風を排出する排気口１３２とを同一平面上に備える。吸気口１３１及び排気口１３２はヒートシンク１３０下面（図５では紙面裏側）に形成され、吸気と排気は下方より行なわれる。

ヒートシンク１３０及び送風装置１４０は、上面から見て共に円形形状であり、ヒートシンク１３０の方が、送風装置１４０に比べ径が大きい。ヒートシンク１３０の円形内に送風装置１４０が載置されるので、送風装置１４０の外側のヒートシンク１３０内には空間が形成されることになる。この空間の一部に吸気口１３１を形成し、他方に排気口１３２を形成する。

また、吸気口１３１と排気口１３２はヒートシンク１３０上に載置された送風装置１４０の両側、すなわちヒートシンク１３０の両半円側に形成されるので、両者は同一平面上に並ぶことになる。

さらに、本実施の形態では、送風装置１４０は、ヒートシンク１３０の中心からずらした位置（偏心位置）に配置し、空間の広い側（図５において右側）を吸気口１３１とし、空間の狭い側（図５において左側）を排気口１３２とする。こうすることで、空間の広い側（図５において右側）を送風装置１４０からの配線のコネクタ１２３（図４参照）を通すために開口された穴１３６を設けることができる。

また、吸気口１３１側のヒートシンク１３０には、大きい（ここでは背の高い）放熱フィン１３３を形成し、排気口１３２側のヒートシンク１３０には、小さい（ここでは背の低い）放熱フィン１３４を形成する。

図６および図７に示すように、ヒートシンク１３０は吸気口１３１と送風装置１４０間に、吸気した空気の流れを変えて、送風装置１４０に流入させる仕切板１３５を有する。仕切板１３５は、送風装置１４０の吸気口１３１側を、送風装置１４０の形状に沿って略半円状に覆う衝立である。仕切板１３５は、吸気口１３１と送風装置１４０の吸気面を含む第１空間と、排気口１３２と送風装置１４０の排気面とヒートシンク１３０を含む第２空間とを仕切る。送風装置１４０により吸気された空気は、仕切板１３５に当たって流れ方向が変えられ、送風装置１４０上部の板金カバー１４７内側の吸気口に流入する。

なお、仕切板１３５は略半円状に限定されるわけではなく、略円状でもよく、吸気口１３１から吸気された空気を効果的に送風装置１４０に流入できる形状を採用すればよい。

仕切板１３５の上部には、送風装置１４０上部外周を覆って送風効率を高める板金カバー１４７が取り付けられている。板金カバー１４７は、送風装置１４０への吸気口であると共に、空気の流れを整える。

これより、本実施の形態に用いられる送風装置１４０について詳細に説明する。

図８は本発明の実施の形態１に係る照明装置の送風装置とヒートシンクの断面図であり、図６のＡ−Ａ矢視方向の断面図である。図９は本発明の実施の形態１に係る照明装置の送風装置の断面図で、図１０は本発明の実施の形態１に係る照明装置の送風装置のファンブレードの構成図である。

本実施の形態では、送風装置１４０はファンブレード１４３の回転方向（遠心方向）に押し出すように空気を吐き出す遠心ファンを使用する。すなわち、図８において送風装置１４０の中心上方から空気を吸い込み、ファンブレード１４３の回転による遠心力にて図面左右方向に空気を吐き出す。遠心ファンは、ファン回転軸方向（図８では上下方向に相当）に送風する軸流ファンに比べ、ファンの回転方向（図８では左右方向に相当）に送風しやすくなる。本願発明は、上下方向に吸排気する図１３の従来例と異なり、左右方向に吸排気を行う。従って、遠心ファン装置を搭載することで、冷却効果を向上させることができる。

また、送風装置の小型化などでファンを設置する箇所の風路抵抗が大きい場合には、遠心ファンを採用したほうが風を吐き出す力を大きくさせることができる。

図８に示すように、送風装置１４０は、軸（シャフト）１４１と、軸受１４２と、軸１４１端部に取り付けたファンブレード１４３と、ステータ１４４と、ファンブレード１４３内側に取り付けた環状のマグネット１４５とがユニット化されて構成されている。

上記軸１４１、軸受１４２、ステータ１４４、及び環状のマグネット１４５は、全体としてモータ１４６を構成している。また、送風装置１４０の上部には、板金カバー１４７が取り付けられている。

軸１４１は、軸受１４２に回転可能に支えられ、ファンブレード１４３を回転させる。ファンブレード１４３の回転は、ステータ１４４と環状のマグネット１４５とによって駆動される。

ステータ１４４は、磁性材料からなる金属板を回転軸の軸方向に積層して形成されたものである。ステータ１４４の各ティース部には、電着塗装などによって絶縁層が形成され、この絶縁層を介してコイルが巻装されている。このコイルに電流を流すことによって磁界が発生し、マグネット１４５と吸引、反発してファンブレード１４３は駆動される。

なお、モータ１４６の構造は、上記の構造に限定されず、送風装置１４０を駆動できる構造であれば、どのような構造でもよい。

また、図９にも概略示されているように、軸受１４２は板金カバー１４７に取り付けて下方へ吊り下げられ、送風装置１４０の軸１４１がその軸受１４２に支えられる構成でもよい（図８のモータ１４６が上下反転して、上部の板金カバー１４７に支持される）。

この構成を採ると、送風装置１４０とヒートシンク１３０との間に空隙を作ることができ、ヒートシンク１３０を冷却させる空気の流れが良くなるとともに、ヒートシンク１３０と冷却空気の接触面積を増やすことができる。また、送風装置１４０のモータ１４６で発生する熱が直接ヒートシンク１３０に伝わるのを防ぐことができ、それによりヒートシンク１３０の温度上昇を防ぐことができる。

図９に示すように、本実施の形態の送風装置１４０は遠心ファンの構成を取っており、外気を吸い込んでヒートシンク１３０を冷却するファンブレード１４３を備えてある。そして、ファンブレード１４３の外周部分には補助フィン２０２が送風装置１４０の回転軸３００に垂直な面に対して角度を付け傾斜させて取り付けてある。

次に、図１０を用いてファンブレード１４３の形状について詳細に説明する。ファンブレード１４３には、送風装置１４０の回転軸３００と同じ方向に取り付けられた多数の垂直フィン２０１と送風装置１４０の回転軸３００に垂直な面に対して角度を付け傾斜させて取り付けられた補助フィン２０２から構成されている。

垂直フィン２０１は、図１０（ｂ）に示すように羽根の断面は緩やかな曲率を持つようにつくられ、吸入した空気を押し出しやすくしている。垂直フィン２０１の外周部の高さＨはおよそ６．１ｍｍである。

一方、補助フィン２０２は、図１０に示すように送風装置１４０の外周部分に傾斜のあるリング状の面でつくられている。補助フィン２０２の外径（ファンブレード１４３の外径でもある）φ１は３０ｍｍφ、補助フィン２０２の内径φ２は２５ｍｍφである。補助フィン２０２の傾斜（図９のθ１）は３０°〜７５°内で設定すればよいが、傾斜の角度が小さくなると送風装置１４０の遠心ファンが空気を押し出すのを妨げることとなり、一方傾斜の角度が大きすぎるとスムーズに斜め（遠心ファンの径方向と送風装置の軸方向との合成方向、図９の実線の矢印で示した風の流れ）に流れる風の動きが小さくなる。本実施の形態ではおよそ６３°である。また、補助フィン２０２の位置Ａ点（図９および図１０参照、補助フィン２０２と垂直フィン２０１の外周との交点）は風の流れとヒートシンク１３０の冷却効果を得るために、０．２≦Ｈ１／Ｈ≦０．６の範囲内で設定すればよいが、本実施の形態ではおよそ０．３である。

以下、上述のように構成された照明装置の動作について説明する。

図９を用いて本実施の形態１における照明装置の風の流れを説明する。図中の実線矢印は、風の流れを示す。

図９に示すように、ヒートシンク１３０は、ヒートシンク１３０の中心（軸線３０１）からずらした位置（偏心位置の軸線３０２）に送風装置１４０を配置し、吸気口１３１と排気口１３２とを同一平面上に備える。空間の広い半円側を吸気口１３１とし、空間の狭い半円側を排気口１３２とする。

ヒートシンク１３０の外周部１３０ａを、ケース１１０の開口部１１０ｂに取り付けた状態では、略円形状のケース１１０の一方の半円側に吸気口１３１、他方の半円側に排気口１３２が配置される（図５参照）。すなわち、吸気口１３１と排気口１３２の大部分は、ケース１１０の、同一平面上で、かつ異なる側面に配置される。

また、ケース１１０内に、吸気口１３１側と排気口１３２側とを仕切る仕切板１３５を配置する。本実施の形態では、ヒートシンク１３０上の吸気口１３１と送風装置１４０間に、仕切板１３５を形成する。

ここで、送風装置１４０の送風効率を向上させるためには、風の方向を規制するため、ファンブレード１４３の周囲を囲む必要がある。仕切板１３５と板金カバー１４７を設置することによって、送風効率を高めている。

送風装置１４０として遠心ファンを用いると、送風装置１４０の吸排気の方向を下面吸排気（図９の風路構成）あるいは側面吸排気（図９で吸気口１３１と排気口１３２とがケース１１０の開口部１１０ｂにある構成）の両方式を採用することで遠心ファンの動作特性（風の流れ）を十分に生かすことができる。一方、ファンブレード１４３に補助フィン２０２を設けた場合には、下面吸排気の方式を採用すれば、補助フィン２０２を設けた遠心ファンの動作特性（風の流れ）を生かすことができる。

送風装置１４０が動作すると、風はヒートシンク１３０下面の吸気口１３１から吸気され、仕切板１３５にあたり、仕切板１３５の側面に沿って送風装置１４０の上部に達する。そして、板金カバー１４７を超えて上部から送風装置１４０内部に引き込まれ、ヒートシンク１３０下面の排気口１３２から排出される（図９の風の流れの矢印）。

さらに詳細に風すなわち空気の流れを説明する。板金カバー１４７の吸い込み口より引き込まれた空気は遠心ファンである送風装置１４０内部に引き込まれる。板金カバー１４７にある吸い込み口３０１から吸い込まれた空気は垂直フィン２０１の押し出す力と補助フィン２０２の傾斜により斜め下方へと流れ、ヒートシンク１３０に当たり、ヒートシンク１３０を冷却しながらスムーズに排気口１３２から排出される。

一方、板金カバー１４７にある吸い込み口３０２から吸い込まれた空気は垂直フィン２０１の押し出す力と補助フィン２０２の傾斜により斜め下方へと流れ、仕切板１３５とヒートシンク１３０で囲まれる空間へ流れ込む。そして、前述したように吸い込み口３０１より吸い込まれた空気はスムーズに排気口１３２から排出されるので、その空気の流れに助けられて仕切板１３５とヒートシンク１３０で囲まれる空間へ流れ込んだ空気は送風装置１４０とヒートシンク１３０の間を通過し、ヒートシンク１３０を冷却しながらスムーズに排気口１３２より排出される。

すなわち、ファンブレード１４３に傾斜のある補助フィン２０２を取り付けることで、下面に位置する吸気口１３１から吸気を行ない、遠心ファンである送風装置１４０により効果的な空気の流れをつくることができ、ヒートシンク１３０を十分冷却することができる。そして、空気の流れがスムーズなので、ヒートシンク１３０を冷却した空気は澱みなく、下面に位置する排気口１３２より排出されることができる。

このように、本実施の形態では、左右方向（上下方向でない）において吸排気を分けるので、常に冷たい空気を吸気して冷却に使用することができる。すなわち従来例では、上下方向で吸排気を分けていたので、吸気口と排気口とが近接してしまい、ファンの放熱効果が低下してしまう欠点があった。これに対し、本実施の形態では、図９に示すように、ケース１１０の開口部１１０ｂの左右両端位置下面という、構造上最も離れた位置に吸気口１３１と排気口１３２の大部分が配置されることで、常に冷たい空気を吸気して冷却に使用でき、ファンの放熱効果を格段に高めることができる。また、送風ファンとして遠心ファン装置を使用することにより、この左右方向の風の流れを効果的に発生させ、冷却効果を向上させることができる。

また、本実施の形態と従来例（図１０参照）では、吸排気口のそれぞれが形成されている領域の形についても以下の差異がある。

従来例では、ファンの軸方向において幅が小さく、吸排気口の形状は円環状（平面的に見ると横に長細い形）であり、吸排気口を通過する風の抵抗は大きい。これに対して、本実施の形態では、吸気口１３１と排気口１３２は、半円状であり、平面的に見ると、従来例よりも正方形に近づいた形である。このため、通過する風の抵抗が小さくなり、送風効率を向上させることができる。

また、従来例において吸気口と排気口との距離を離そうとすると、吸気口と排気口の開口を小さく形成して相対的に離れさせる必要があった。本実施の形態では、そのような構造上の制約はなく、吸気口１３１と排気口１３２の開口を大きく形成することができ、より一層送風効率を向上させることができる。

以上の特徴に加えて、本実施の形態は、さらに以下の特徴を有する。

ヒートシンク１３０の上面に送風装置１４０を配置し、ヒートシンク１３０の下面のＬＥＤ基板１２０を放熱する構造では、ＬＥＤ基板１２０と電源基板１５０とを接続するコネクタ１２３及び配線を配置する領域が必要である。

本実施の形態では、送風装置１４０をヒートシンク１３０中心からずらして配置することで、吸気口１３１側が排気口１３２側より広く形成する。この広く形成された吸気口１３１側に、コネクタ１２３及び配線を配置する領域を確保する。具体的には、吸気口１３１側の仕切板１３５下方の下面に、コネクタ１２３を通すための穴１３６を開口する。排気口１３２側は、吸気口１３１側より風速が速いので、排気口１３２側に、穴１３６を形成すると風が漏れやすい。本実施の形態では、吸気口１３１側を排気口１３２側より広く形成し、穴１３６を開口することで、風の漏れを防止するとともに、風速の緩い吸気口１３１側にコネクタ１２３及び配線を配置することで、風の流れをなるべく妨げないようにする。

また、本実施の形態では、排気口１３２とファンブレード１４３をオーバーラップさせているので、推進された風が直線的に排気口１３２から排気され、吸排気効率を向上させることができる。

また、本実施の形態では、ヒートシンク１３０に仕切板１３５を形成している。仕切板１３５は、ヒートシンク１３０の一部であるため、熱伝導が良く、放熱効果を向上させることができる。

また、本実施の形態では、吸気口１３１側に仕切板１３５を形成している。排気口１３２付近において、風の流れを遮るものがないので、吸排気の効率を向上させることができる。また、送風装置１４０の配置の自由度が高い。

また、本実施の形態では、吸気口１３１側のフィン１３３を、排気口１３２側のフィン１３４よりも大きく（背を高く）形成している。以下の理由による。吸気口１３１側よりも排気口１３２側の方が風速は速いので、排気口１３２側はフィンが邪魔をして風速が落ちやすい。これに対して、吸気口１３１側は、吸気口１３１全体で均一に空気を吸気するのでフィンが風の抵抗になりにくく、フィンを大きく形成することができる。なお、フィンを大きく又は多く形成すると、ヒートシンク１３０の放熱効果を高めることができる。

仕切板１３５は、排気側から吸気側へ、風が逆流するのを防ぐため、送風装置１４０の上端部よりも上まで延ばすことが好ましい。排気口１３２と吸気口１３１との大きさは、同程度でよい。なお、排気口１３２や吸気口１３１の大きさは、大きければ大きい方が良い。

なお、送風装置１４０を吸気口１３１側に配置することも不可能ではないが、送風装置１４０を吸気口１３１側に配置することで吸気口１３１の空間が狭くなり、前述したように吸気口１３１側の風速は遅いのでますます外気を吸気しにくくなるというデメリットがある。

以上詳細に説明したように、本実施の形態のＬＥＤランプ１００は、略円形状の開口部１１０ｂを有するケース１１０と、ＬＥＤ１２１を実装したＬＥＤ基板１２０と、ＬＥＤ１２１の発熱を冷却するヒートシンク１３０と、ヒートシンク１３０に向かって送風する送風装置１４０と、送風装置１４０のファンブレード１４３に傾斜を有する補助フィン２０２と、を備える。ヒートシンク１３０は、ヒートシンク１３０の中心からずらした位置（偏心位置）に送風装置１４０を配置し、送風装置１４０へ空気を吸気する吸気口１３１と、ヒートシンク１３０に当たった風を排出する排気口１３２とを同一平面上に備える。すなわち、略円形状のケース１１０の一方の半円側に吸気口１３１、他方の半円側に排気口１３２を配置することで、吸気口１３１と排気口１３２とは、ケース１１０の、同一平面上で、かつ異なる側面に配置される。

上述した構成により、外気はヒートシンク１３０下面の吸気口１３１から吸気され、仕切板１３５に当たり、仕切板１３５の側面に沿って送風装置１４０の上部に達する。そして、板金カバー１４７を超えて上部から送風装置１４０内部に引き込まれ、補助フィン２０２より効果的な冷却空気の流れをつくり、ヒートシンク１３０下面の排気口１３２から排出される。

このように、送風装置１４０のファンブレード１４３の回転軸に対して左右に（上下でない）それぞれ吸排気を分けるので、常に冷たい空気を吸気して冷却に使用することができ、ファンの放熱効果を格段に高めることができる。

ファンブレード１４３による風の遠心力が強いので、空気をフィンの横から吸い込むことは困難である。したがって、本実施の形態のように、一度仕切に風を当てて方向転換し、送風装置１４０の上から空気を吸い込んで排気側に推進するようにしている。

（実施の形態２）
図１１は本発明の実施の形態２に係る照明装置の送風装置の断面図で、図１２は本発明の実施の形態２に係る照明装置の送風装置のファンブレードの構成図ある。前述した図９および図１０と同一構成部分には、同一番号を付して重複箇所の説明を省略する。

本実施の形態は、ファンブレード１４３の垂直フィン２０１の外周部に段差を設けた例であり、構成の他のところは実施の形態１と同じ構成を採っている。

図１１に示すように、送風装置１４０のファンブレード１４３の外周部が２つのブレード長を持っている。送風装置１４０のファンブレード１４３の外周部と傾斜を有する補助フィン２０２とが交差する点(Ｂ点)においてファンブレード１４３の上下でブレード径を変えている。

図１２を用いて送風装置１４０のファンブレード１４３について詳細に説明する。図１２に示すように、ファンブレード１４３の垂直フィン２０１は補助フィン２０２を境にその外径が異なっている。すなわち、垂直フィン２０１はφ１の径を有している下のブレード２０１ａとφ３の径を有している上のブレード２０１ｂとの２つからなっている。

鋭意検討の結果、本実施の形態ではφ１＝３１．４ｍｍφ、φ３＝２９．２ｍｍφであり、段差部の幅Ｗは１．１ｍｍである。この段差は仕様に応じて垂直フィン２０１のφ１とφ３とを組み合わせて０．７ｍｍ〜１．５ｍｍ内に設定すればよい。

図１１に示すように、ファンブレード１４３が回転するとファンブレード１４３の外周部の近傍（グレーの楕円表示部）に気圧の差により空気の渦が発生する。この空気の渦が大きいほど、ファンブレード１４３での音の発生が大きくなる。したがって、発生する空気の渦が小さくできれば、ファンブレード１４３での音の発生は小さくできる。

本実施の形態では、補助フィン２０２に沿って流れてくる上下の空気は補助フィン２０２の上下にある垂直フィン２０１の外周近傍で空気の渦が発生する。ここで、垂直フィン２０１の外径は補助フィン２０２を境にして異なっているために、垂直フィン２０１の外周部で発生する空気の渦はその発生する場所を大きく分離分割させることができる（グレーの楕円表示部の上下の表示部）。したがって、発生する空気の渦を分割して小さくすることができるのでファンブレード１４３での音の発生を抑えることができる。

検討結果によると、上述したファンブレード１４３の寸法で回転数５０００ｒｐｍの場合、段差が無い時の発生音はおよそ３０ｄＢであったが、段差を設けることにより発生音はおよそ２７ｄＢに大きく減少させることができた。

このように、送風装置１４０のファンブレード１４３の外周部と傾斜を有する補助フィン２０２とが交差する点(Ｂ点)においてファンブレード１４３の上下でブレードの径を変えることで、ファンブレード１４３の外周部で発生する空気の渦を分割することができ、それにより回転するファンブレード１４３から発生する音を抑えることができる。そして、ファンブレード１４３の発生音を抑えることができるのでファンブレード１４３の回転数を上げることができ、送風装置１４０による冷却性能をさらに上げることができる。

なお、図１１では垂直フィン２０１において、補助フィン２０２が交差する点(Ｂ点)において垂直フィン２０１の上のブレード２０１ｂの径が下のブレード２０１ａの径より短く記載されているが、垂直フィン２０１の下のブレード２０１ａの径が上のブレード２０１ｂの径より短くてもよく、上述した同様な効果が発揮できる。

以上の各実施の形態の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。

上記各実施の形態では、送風装置及び照明装置という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、送風装置等であってもよい。

さらに、上記送風装置及び照明装置を構成する各構成部、例えばケースの種類、基板などは前述した実施の形態に限られない。

本発明の照明装置及び照明装置用送風ユニットは、ＬＥＤの実装基板を冷却する送風装置を備える電球形ＬＥＤランプに用いて好適である。

１００ ＬＥＤランプ
１１０ ケース
１１０ｂ 開口部
１２０ ＬＥＤ基板
１２１ ＬＥＤ
１２３ コネクタ
１３０ ヒートシンク
１３１ 吸気口
１３２ 排気口
１３５ 仕切板
１４０ 送風装置
１４３ ファンブレード
１４７ 板金カバー
１５０ 電源基板
１６０ 照射部
１６１ レンズ
２０１ 垂直フィン
２０２ 補助フィン

本発明の照明装置は、ＬＥＤと、前記ＬＥＤの熱を放熱するヒートシンクと、前記ヒートシンク側に開口部を有するケースと、前記ヒートシンクの外周部の下面に形成された吸気口と、前記ケースの開口部の中心を点対称として、前記吸気口と反対側の前記ヒートシンクの外周部の下面に形成され、前記ヒートシンクに当たった空気を排気する排気口と、前記ケース内部に収容され、前記ヒートシンクに対向する排気面と反対側の面に設けられた吸気面とを有し、前記吸気口を介して吸気した空気を、前記ヒートシンク側へ送風する遠心ファン装置を備える構成を採る。

本発明の照明装置用送風ユニットは、ＬＥＤの熱を放熱するヒートシンクと、前記ヒートシンクの外周部の下面に形成された吸気口と、前記ヒートシンク上に設けられ、前記吸気口を介して吸気した空気を、前記ヒートシンク側へ送風する遠心ファン装置と、前記ヒートシンクの中心を点対称として、前記吸気口と反対側の前記ヒートシンクの外周部の下面に形成され、前記ヒートシンクに当たった空気を排気する排気口と、を備える構成を採る。

請求項１に記載の発明は、ＬＥＤと、ＬＥＤの熱を放熱するヒートシンクと、ヒートシンク側に開口部を有するケースと、ヒートシンクの外周部の下面に形成された吸気口と、ケースの開口部の中心を点対称として、吸気口と反対側のヒートシンクの外周部の下面に形成され、ヒートシンクに当たった空気を排気する排気口と、ケース内部に収容され、ヒートシンクに対向する排気面と反対側の面に設けられた吸気面とを有し、吸気口を介して吸気した空気を、ヒートシンク側へ送風する遠心ファン装置を備える照明装置であって、左右方向において吸排気を分けることにより、常に冷たい空気を吸気して冷却に使用することができ、送風装置の放熱効果を高めることができる。また、送風装置に遠心ファンを用いることにより、送風装置の排気方向をファンの半径方向に吐き出すことができ、左右方向への空気の流れを加速でき、送風装置の放熱効果をさらに高めることができる。

請求項３に記載の発明は、遠心ファン装置のファンブレードは、ファンブレードの外周と傾斜のある平面とが交わる箇所を境にファンブレードの外径が異なることを特徴とする請求項２記載の照明装置であって、遠心ファンブレードの外周と傾斜のある平面とが交わる箇所を境に遠心ファンブレードの外径を変えることで、遠心ファンブレードの外周部で発生する空気の渦を分割することができ、それにより回転する遠心ファンブレードから発生する音を抑えることができる。そして、遠心ファンブレードの発生音を抑えることができるので遠心ファンブレードの回転数を上げることができ、送風装置による冷却性能をさらに上げることができる。

請求項４に記載の発明は、ＬＥＤの熱を放熱するヒートシンクと、ヒートシンクの外周部の下面に形成された吸気口と、ヒートシンク上に設けられ、吸気口を介して吸気した空気を、ヒートシンク側へ送風する遠心ファン装置と、ヒートシンクの中心を点対称として、吸気口と反対側のヒートシンクの外周部の下面に形成され、ヒートシンクに当たった空気を排気する排気口と、を備える照明装置用送風ユニットであって、左右方向において吸排気を分けることで、常に冷たい空気を吸気して冷却に使用することができ、送風装置の放熱効果を高めることができる。また、送風装置に遠心ファンを用いることにより、送風装置の排気方向をファンの半径方向に吐き出すことができ、左右方向への空気の流れを加速でき、送風装置の放熱効果をさらに高めることができる。

本発明の照明装置は、ＬＥＤと、前記ＬＥＤの熱を放熱するヒートシンクと、前記ヒートシンク側に開口部を有するケースと、前記ヒートシンクまたは前記ケースの外周部に形成された吸気口と、前記吸気口と反対側の前記ヒートシンクまたは前記ケースの外周側一部に形成され、前記ヒートシンクに当たった空気を排気する排気口と、前記ケースと前記ヒートシンクとの間に設けられ、前記吸気口を介して吸気した空気を、前記ヒートシンク側へ送風する遠心ファン装置と、前記吸気口を含む第１の空間と前記排気口を含む第２の空間とを仕切る仕切板と、を備える構成を採る。

本発明の照明装置用送風ユニットは、ＬＥＤの熱を放熱するヒートシンクと、前記ヒートシンクの外周部に形成された吸気口と、前記吸気口と反対側の前記ヒートシンクの外周側一部に形成され、前記ヒートシンクに当たった空気を排気する排気口と、前記ヒートシンク上に設けられ、前記吸気口を介して吸気した空気を、前記ヒートシンク側へ送風する遠心ファン装置と、前記吸気口を含む第１の空間と前記排気口を含む第２の空間とを仕切る仕切板と、を備える構成を採る。

請求項１に記載の発明は、ＬＥＤと、ＬＥＤの熱を放熱するヒートシンクと、ヒートシンク側に開口部を有するケースと、ヒートシンクまたはケースの外周部に形成された吸気口と、吸気口と反対側のヒートシンクまたはケースの外周側一部に形成され、ヒートシンクに当たった空気を排気する排気口と、ケースとヒートシンクとの間に設けられ、吸気口を介して吸気した空気を、ヒートシンク側へ送風する遠心ファン装置と、吸気口を含む第１の空間と排気口を含む第２の空間とを仕切る仕切板と、を備える照明装置であって、左右方向において吸排気を分けることにより、常に冷たい空気を吸気して冷却に使用することができ、送風装置の放熱効果を高めることができる。また、送風装置に遠心ファンを用いることにより、送風装置の排気方向をファンの半径方向に吐き出すことができ、左右方向への空気の流れを加速でき、送風装置の放熱効果をさらに高めることができる。

請求項４に記載の発明は、ＬＥＤの熱を放熱するヒートシンクと、ヒートシンクの外周部に形成された吸気口と、吸気口と反対側のヒートシンクの外周側一部に形成され、ヒートシンクに当たった空気を排気する排気口と、ヒートシンク上に設けられ、吸気口を介して吸気した空気を、ヒートシンク側へ送風する遠心ファン装置と、吸気口を含む第１の空間と排気口を含む第２の空間とを仕切る仕切板と、を備える照明装置用送風ユニットであって、左右方向において吸排気を分けることで、常に冷たい空気を吸気して冷却に使用することができ、送風装置の放熱効果を高めることができる。また、送風装置に遠心ファンを用いることにより、送風装置の排気方向をファンの半径方向に吐き出すことができ、左右方向への空気の流れを加速でき、送風装置の放熱効果をさらに高めることができる。

Claims (4)

1. 開口部を有するケースと、
   実装基板上に設置されたＬＥＤと、
   前記ＬＥＤの熱を放熱するヒートシンクと、
   前記ヒートシンクの外周部の下面に形成された吸気口と、
   前記ケースの開口部の中心を点対称として、前記吸気口と反対側の前記ヒートシンクの外周部の下面に形成され、前記ヒートシンクに当たった空気を排気する排気口と、
   前記ケース内部に収容され、前記ヒートシンクに対向する排気面と反対側の面に設けられた吸気面とを有し、前記吸気口を介して吸気した空気を、前記ヒートシンクに向かって送風する遠心ファン装置を備えることを特徴とする照明装置。
2. 前記遠心ファン装置のファンブレードは、その全周に、前記軸の中心から前記排気口の方向に沿って傾斜のある平面を設けたことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記遠心ファン装置のファンブレードは、前記遠心ファンブレードの外周と前記傾斜のある平面とが交わる箇所を境に前記遠心ファンブレードの外径が異なることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
4. ＬＥＤ及熱を放熱するヒートシンクと、
   前記ヒートシンクの外周部の下面に形成された吸気口と、
   前記ヒートシンク上に設けられ、前記吸気口を介して吸気した空気を、前記ヒートシンクに向かって送風する遠心ファン装置と、
   前記ヒートシンクの中心を点対称として、前記吸気口と反対側の前記ヒートシンクの外周部の下面に形成され、前記ヒートシンクに当たった空気を排気する排気口と、を備えることを特徴とする照明装置用送風ユニット。