JP2013020934A - 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。
【解決手段】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、吸気口１３１と排気口１３２との総開口面積に対する前記排気口の開口面積の割合は５５〜６５％とする。
【選択図】図８

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１９は、特許文献２記載の電球形ランプの外観図である。

図１９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１９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に排気口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という欠点がある。このため、ファンの放熱効果が低下してしまう課題がある。

また、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に吸気口１４と排気口１５の開口面積を変えたい場合、例えば排気口１５の開口面積を大きくしたい場合には開口を上下方向に広げることとなり、照明装置が大きくなってしまうという課題がある。

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、また排気口の面積を吸気口の面積より大きくすることで、常に冷たい空気を吸気して冷却に使用し、スムーズに冷却に使用した空気を排気して、ファンの放熱効果を高めることができ、装置のコンパクトさを維持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、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側一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、前記ケース内部に収容され、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に送風する送風装置と、前記吸気口を含む第１の空間と、前記送風装置及び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、前記吸気口と前記排気口との総開口面積に対する前記排気口の開口面積の割合は５５〜６５％であることを特徴とする。

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側一部に形成された吸気口と、前記ヒートシンクに設けられ、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側へ送風する送風装置と、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、前記ヒートシンクの前記吸気口を含む第１の領域と、前記送風装置及び前記ヒートシンクの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、前記吸気口と前記排気口との総開口面積に対する前記排気口の開口面積の割合は５５〜６５％であることを特徴とする。

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、ファンの放熱効果を高めることができる。また、ファン内部に滞留する暖かい空気を効果的に排気することができ、装置のコンパクトさを損ねないでファン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に係る照明装置のヒートシンクの詳細な構成を示す底面図 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底面図 本発明の実施の形態１に係る照明装置の送風装置が載置されたヒートシンクの断面図 本発明の実施の形態１に係る照明装置の風の流れを説明する断面図 本発明の実施の形態１に係る照明装置の風の流れを説明する斜視図 本発明の実施の形態１に係る照明装置の送風装置の他の仕切タイプの構成を示す上面図 本発明の実施の形態１に係る照明装置の送風装置の他の仕切タイプの構成を示す斜視図 本発明の実施の形態２に係る照明装置の断面図 本発明の実施の形態２に係る照明装置の詳細な構成を示す断面図 本発明の実施の形態２に係る照明装置の詳細な構成を示す斜視図 本発明の実施の形態２に係る照明装置の風の流れを説明する断面図 従来の電球形ランプの外観図

請求項１に記載の発明は、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側一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、前記ケース内部に収容され、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に送風する送風装置と、前記吸気口を含む第１の空間と、前記送風装置及び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、前記吸気口と前記排気口との総開口面積に対する前記排気口の開口面積の割合は５５〜６５％であることを特徴とす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るとともに、排気口の開口面積が多いので送風装置の空気抵抗が小さくでき、冷却空気がスムーズに流れ送風装置の放熱効果を高めることができる。更に、排気口の開口面積が多いので送風装置の空気抵抗が小さくでき、冷却空気がスムーズに流れ送風装置の放熱効果を高めることができる。また、排気口の開口面積の上限を限定することですなわち吸気口の開口面積を最低限確保し、外気から吸気される冷却空気の量を確保することができ、送風装置の放熱効果が低減することを防止することができる。

請求項２に記載の発明は、第１の空間内を分割して、ヒートシンクに当たった空気を排気する第３の空間を設けることを特徴とする請求項１に記載の照明装置であって、吸気口側の一部に排気口を設けることで、第２の空間の第１の空間側に滞留している暖かくなった冷却空気をスムーズに排気でき、送風装置の放熱効果を高めることができる。

請求項３に記載の発明は、ＬＥＤの熱を放熱するヒートシンクと、前記ヒートシンクの
外周側一部に形成された吸気口と、前記ヒートシンクに設けられ、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側へ送風する送風装置と、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、前記ヒートシンクの前記吸気口を含む第１の領域と、前記送風装置及び前記ヒートシンクの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、前記吸気口と前記排気口との総開口面積に対する前記排気口の開口面積の割合は５５〜６５％であることを特徴とす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るとともに、排気口の開口面積が多いので送風装置の空気抵抗が小さくでき、冷却空気がスムーズに流れ送風装置の放熱効果を高めることができる。

更に、排気口の開口面積が多いので送風装置の空気抵抗が小さくでき、冷却空気がスムーズに流れ送風装置の放熱効果を高めることができる。また、排気口の開口面積の上限を限定することですなわち吸気口の開口面積を最低限確保し、外気から吸気される冷却空気の量を確保することができ、送風装置の放熱効果が低減することを防止することができる。

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）
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。ヒートシンク１３０の詳細については、図５乃至図８により後述する。

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。

図５乃至図９は、ヒートシンク１３０の詳細な構成を示す図である。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から板金カバーを取り外したもの、図８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底面図で吸気口と排気口の位置を示したもの、図９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底面図である。

なお、図５乃至図８において送風装置１４０のファンブレード１４３の形状は遠心タイプで図示されているが、軸流ファン（プロペラファン）であってもよく、どちらのタイプでも良い。

図５乃至図７に示すように、ヒートシンク１３０は、ケース１１０の開口部１１０ｂ（図４参照）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４参照）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。

さらに、ヒートシンク１３０の吸気口１３１のある部分を分割し、その分割した吸気口１３１の間に排気口１３２を設けている。こうすることにより、ヒートシンク１３０上に吹き付けられた空気で排気口１３２から離れており排気しにくい吸気口１３１側に澱む暖かくなった空気をすばやく排出することができ、ヒートシンク１３０の冷却効果を高めることができる（詳細は後述する）。

われわれが試験検討した結果ヒートシンク１３０の温度上昇を使用範囲内に収めるには有効に作動する吸気口１３１と排気口１３２の総開口面積に対する排気口１３２の開口面積の割合は５０〜７０％であった。好ましくは５５〜６５％であった。すなわち、ヒートシンク１３０下面に形成された吸気口１３１の開口面積と排気口１３２の開口面積の比率はおよそ４０：６０になっている。

ここで、開口面積とはヒートシンク１３０に貫通されて設けられた吸気口１３１あるいは排気口１３２の貫通口の面積のことをいう。

また、吸気口１３１あるいは排気口１３２の一部には板金カバー１４７の取り付けなどのために、吸気あるいは排気の機能として主に機能しない吸気口１３１あるいは排気口１３２が存在することがある。この場合には、これらの口の開口面積は上述した開口面積の比率を計算する面積には含めないことにする。

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、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。

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。

次に、ヒートシンク１３０に設けられた吸気口１３１と排気口１３２について図８を用いて詳細に説明する。

図８において、クロスハッチングされている部分は、本実施の形態ではヒートシンク１３０と板金カバー１４７を接続するためにほとんど吸排気しない領域であり、ハッチングされている部分は吸気を受け持つ領域（第１の空間）であり、他のハッチングされていない部分は排気を受け持つ領域（第２の空間、第３の空間）である。なお、吸排気を行なう開口部は吸排気を受け持つ領域のなかの一部に形成されている。

また、クロスハッチングされている部分のように、吸排気に積極的に関与していない開口部は前述した開口面積の比率の計算には入れない。

以後説明を判りやすくするために本実施の形態では、吸排気口はヒートシンク１３０の外周上均等に分割され、軸方向の開口部の長さも同じにしている。すなわち、吸排気口のひとつずつの開口面積は等しくしているので、吸排気口の開口数をもってそれぞれの開口面積に代用する。ただし、上述した場合だけでなく、ヒートシンク１３０が均等に分割されていなくとも、また軸方向の開口部の長さが異なっていても、最終的には吸排気口の開口面積の総和をもって比率を計算すればよい。

図８の下図では、吸気口１３１と排気口１３２は前述したようにヒートシンク１３０外周上で左右に分かれてそれぞれ複数個の開口として配置されている。ヒートシンク１３０外周上で吸気口の数は１０個で排気口の数は１０個で、ヒートシンク１３０外周上で排気口の占める比率は５０％となる。この時のヒートシンク１３０に取り付けられたＬＥＤ１２１（図４参照）近傍の温度上昇は３８．９℃であった。

すなわち、吸気口１３１と排気口１３２をヒートシンク１３０外周上で左右に分かれて、吸気口１３１と排気口１３２との開口面積の比率が５０％の場合でも、左右方向において吸排気を分けることにより、排気された暖かい空気を再吸気することなく常に冷たい空気を吸気して冷却に使用することができ、ヒートシンク１３０に取り付けられたＬＥＤ１２１近傍の温度上昇を防ぐことができた。

そして、ヒートシンク１３０に取り付けられたＬＥＤ１２１近傍の温度上昇をさらに下げるためにわれわれが鋭意試験検討した結果ヒートシンク１３０外周上での吸気口１３１と排気口１３２の開口面積の占める適切な比率を見出した。

図８の中図では、吸気口１３１側に排気口１３２（第３の空間に相当）を１個設けた場合でありヒートシンク１３０外周上で吸気口１３１は９個で排気口１３２は１１個で、ヒートシンク１３０外周上で排気口１３２の占める比率はおよそ５５％となる。この時のヒートシンク１３０に取り付けられたＬＥＤ１２１近傍の温度上昇は３６．１℃であった。

すなわち、吸気口１３１と排気口１３２をヒートシンク１３０外周上で左右に分かれて、吸気口１３１と排気口１３２との開口面積の比率を増加させることで、吸気口１３１から吸気された外気がスムーズに抵抗少なく排気口１３２から冷却に使用された空気を排気できるので、ヒートシンク１３０に取り付けられたＬＥＤ１２１近傍の温度上昇を防ぐことができた。

ただし、開口面積の比が７０％以上になると、吸気口１３１から十分な外気を吸気できなくなるために、ヒートシンク１３０を十分に冷却することができなくなってしまう。

なお、図８の中図では、追加した排気口１３２は図面下方にあるが、この位置に限るわけではなく吸気領域の図面上方でも同じ効果を持つ。

次に図８の上図では、吸気口１３１側に排気口１３２（第３の空間に相当）を複数設けた場合でありヒートシンク１３０外周上で吸気口１３１は７個で排気口１３２は１３個で、ヒートシンク１３０外周上で排気口１３２の占める割合はおよそ６５％となる。この時のヒートシンク１３０に取り付けられたＬＥＤ１２１（図４参照）近傍の温度上昇は３７．５℃であった。

すなわち、吸気口１３１がある吸気領域内を分割して排気口１３２を設けることで、送風装置１４０内部に滞留する暖かい空気を効果的に排気することができ、冷却に使用する外気を吸気する吸気領域が少なくなってもヒートシンク１３０に取り付けられたＬＥＤ１２１（図４参照）近傍の温度上昇を抑えることができる。

このように、排気口１３２を吸気口１３１に比べ多くすることで、検討結果によると開口面積の比を５５〜７０％にすることでヒートシンク１３０に取り付けられたＬＥＤ１２１近傍の温度上昇を抑えることができた。

また、追加した排気口１３２を吸気口１３１の領域に水平方向に分割して設けることにより、送風装置１４０内部に滞留する暖かい空気を効果的に排気することができ、送風装置１４０の放熱効果をさらに高めることができる。

図９に示すように、ヒートシンク１３０は、吸気口１３１側の下面に、コネクタ１２３（図４参照）を通すための穴１３６が開口されている。また、ヒートシンク１３０は、下面にねじ穴１３７と、送風装置１４０取付け後に送風装置１４０の調整を行う穴１３８とが開口されている。

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が載置された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１０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、反発してステータ１４４が駆動される。

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、ファンブレード１４３は遠心ファンやプロペラファンが用いられるが、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することができる。

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１１及び図１２は、本発明の実施の形態における照明装置の風の流れを説明する図である。図１１は本発明の実施の形態１に係る照明装置の風の流れを説明する断面図、図１２は本発明の実施の形態１に係る照明装置の風の流れを説明する斜視図である。説明の便宜上、モータ１４６部分は省略している。図１１及び図１２中、実線矢印は、風の流れを示す。

図１１及び図１２に示すように、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、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。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。仕切板１３５で仕切られた２つの領域のうち、ファンブレード１４３を外方に配置した側が排気口１３２側となる。吸排気の方向としては、下面吸排気と側面吸排気があり、本実施の形態は、下面吸排気の例である。

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。

図１１及び図１２に示すように、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。

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１１及び図１２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、本実施の形態と従来例では、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。

さらに、図１１及び図１２に示すように、ケース１１０内における風は、基本的には左右方向に流れ、無理な方向転換はない。風の方向転換の具合が緩やかなため、風への抵抗が小さく、送風効率を高めることができる。

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に、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の大きさは、
同程度でよい。なお、排気口１３２と吸気口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。

送風装置１４０を通過した直後の風は、速度が速いため、慣性が強く、直進したがる。そのため、そのまま直進して排気したい要請がある。吸気口１３１側に送風装置１４０を配置すると、風は、一度ケース１１０にぶつかってから、排気口１３２側に方向転換しなくてはならない。風にとって大きな抵抗となる。

仕切のタイプにはヒートシンク一体型とボックスファンタイプとがある。ヒートシンク１３０に仕切板１３５を形成するヒートシンク一体型については既に説明したのでボックスファンタイプについて説明する。

図１３及び図１４は、送風装置１４０の他の仕切のタイプであるボックスファンタイプの構成を示す図である。図１３は本発明の実施の形態１に係る照明装置の送風装置の他の仕切タイプの構成を示す上面図、図１４は本発明の実施の形態１に係る照明装置の送風装置の他の仕切タイプの構成を示す斜視図である。

図１３及び図１４に示すように、ボックスファンタイプは、仕切板１３５に代えて、送風装置１４０の外周を囲う環状の仕切板１４８を設ける。ボックスファンタイプは、送風装置１４０の外周を環状の仕切板１４８が一周囲んでいるので、整流効果が高く、ファンの送風効率が高いという特徴を持っている。

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、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、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１４８に当たり、仕切板１４８の側面に沿って送風装置１４０の上部に達する。そして、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。

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。

また、排気口１３２を吸気口１３１に比べ多くすることで、検討結果によると５５〜７０％にすることでヒートシンク１３０に取り付けられたＬＥＤ１２１の温度上昇を抑えることができた。

（実施の形態２）
図１５は、本発明の実施の形態２に係る照明装置の断面図である。図２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。説明の便宜上、ＬＥＤ基板１２０、電源基板１５０、コネクタ１２３、及び照射部１６０は、省略している。また、送風装置１４０は、簡略化して示している。

本実施の形態は、吸排気の方向が側面側にある側面吸排気のＬＥＤランプに適用した例であり、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１５に示すように、ＬＥＤランプ２００は、ベース２１０ａ及び開口部２１０ｂを有するケース２１０と、ＬＥＤの発熱を冷却するヒートシンク２３０と、ヒートシンク２３０に向かって送風する送風装置１４０とを備える。

ケース２１０は、一端側である直方体のベース２１０ａから、他端側である開口部２１０ｂへと、徐々に拡径する椀状に形成されている。

ケース２１０は、送風装置１４０へ空気を吸気する吸気口２３１と、ヒートシンク２３０に当たった風を排出する排気口２３２とを同一平面上に備える。吸気口２３１及び排気口２３２は、ケース２１０の左右両側面に形成されている。排気口２３２の少なくとも一部は、板金カバー２４７が取り付けられた送風装置１４０の上端よりも下側に位置するように形成される。

ヒートシンク２３０は、ケース２１０の開口部２１０ｂと同径の外周部２３０ａと、外周部２３０ａから外方に突出するフランジ部２３０ｂと、円形のＬＥＤ基板１２０（図示略）を収容する円筒部２３０ｃとを有する。

ヒートシンク２３０は、ケース２１０の開口部２１０ｂに外周部２３０ａが同径で取り付けられる。ヒートシンク２３０は、ヒートシンク２３０の中心からずらした位置（偏心位置）に送風装置１４０を配置する。

ヒートシンク２３０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２３０の方が、径が大きい。ヒートシンク２３０の外径内に、送風装置１４０が載置されるので、送風装置１４０の外周に円形の空間が形成されることになる。この半円側の一方のケース２１０内に吸気口２３１を形成し、他方のケース２１０内に排気口２３２を形成する。吸気口２３１と排気口２３２とは、ヒートシンク２３０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２３０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。

図１６及び図１７は、ＬＥＤランプ２００の詳細な構成を示す図である。図１６は本発明の実施の形態２に係る照明装置の詳細な構成を示す断面図で、図１７は本発明の実施の形態２に係る照明装置の詳細な構成を示す斜視図である。

図１６及び図１７に示すように、送風装置１４０は、ヒートシンク２３０の中心からずらした位置（偏心位置）に配置し、空間の広い半円側のケース２１０内を吸気口２３１とし、空間の狭い半円側のケース２１０内を排気口２３２とする。

ヒートシンク２３０は、吸気口２３１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２３５を有する。仕切板２３５は、送風装置１４０の吸気口２３１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。送風装置１４０により吸気された空気は、仕切板２３５に当たって流れが変えられ、送風装
置１４０上部の板金カバー２４７内側に流入する。

仕切板２３５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２４７が取り付けられている。板金カバー２４７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。

本実施例のヒートシンク２３０の構成は、本発明の実施の形態１で詳細に説明した構成と同じ構成を採る。

すなわち、ヒートシンク２３０は前述した図８で説明した構成を採用するが、吸気口２３１と排気口２３２をケース２１０の側面へ変更したことである。そして、排気口２３２を吸気口２３１に比べ開口面積を多くすることで、ヒートシンク２３０に取り付けられたＬＥＤの温度上昇を抑えることができる。

また、追加した排気口２３２を吸気口２３１の領域を水平方向に分割して設けることにより、送風装置１４０内部に滞留する暖かい空気を効果的に排気することができ、送風装置１４０の放熱効果をさらに高めることができる。

また、追加した排気口１３２を吸気口１３１の領域を水平方向に分割して設けることにより、送風装置１４０内部に滞留する暖かい空気を効果的に排気することができ、送風装置１４０の放熱効果をさらに高めることができる。

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１８は本発明の実施の形態２に係る照明装置の風の流れを説明する断面図である。図１８中の実線矢印は、風の流れを示す。

図１８に示すように、送風装置１４０が動作すると、風はケース２１０の一方の側面に形成された吸気口２３１から吸気され、仕切板２３５にあたり、送風装置１４０の上部に達する。そして、板金カバー２４７から送風装置１４０内部に引き込まれ、ケース２１０の一方の側面に形成された排気口２３２から排出される。

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できる。すなわち、ケース２１０の左右両端側面位置という、構造上最も離れた位置に吸気口２３１と排気口２３２と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、追加した排気口２３２を吸気口２３１の領域を水平方向に分割して設けることにより、送風装置１４０内部に滞留する暖かい空気を効果的に排気することができ、送風装置１４０の放熱効果をさらに高めることができる。

また、吸気口２３１と排気口２３２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。

さらに、ケース２１０内における風は、基本的には左右方向に流れ、無理な方向転換はない。風の方向転換の具合が緩やかなため、風への抵抗が小さく、送風効率を高めることができる。

また、本実施の形態では、ヒートシンク２３０に仕切板２３５を形成している。仕切板
２３５は、ヒートシンク２３０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２３１側に仕切板２３５を形成している。排気口２３２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２３１側のフィンを、排気口２３２側のフィンよりも大きく（背を高く）形成している。以下の理由による。吸気口２３１側よりも排気口２３２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２３１側は、吸気口２３１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２３０の放熱効果を高めることができる。

本実施の形態では、図１６の破線に示すように、少なくとも、排気口２３２は、送風装置１４０と同じ高さかそれよりも下に形成する。吸気口２３１は、送風装置１４０よりも上に形成すると好適であるが、そうでなくても良い。

仕切板２３５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２３２と吸気口２３１の大きさは、同程度でよい。なお、排気口２３２と吸気口２３１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２３１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２３１側に配置することで吸気口２３１の空間が狭くなり、前述したように吸気口２３１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。

風は遠心力が強いので、フィンの横から空気を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。

本実施の形態にあっても、実施の形態１と同様に、送風装置１４０を、ボックスファンタイプにより構成してもよい。ボックスファンタイプは、送風装置１４０の外周を環状の仕切板が一周囲んでいるので、整流効果が高く、ファンの送風効率が高い効果がある。

以上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。

１００，２００ ＬＥＤランプ
１１０，２１０ ケース
１１０ｂ，２１０ｂ 開口部
１２０ ＬＥＤ基板
１２１ ＬＥＤ
１２３ コネクタ
１３０，２３０ ヒートシンク
１３１，２３１ 吸気口
１３２，２３２ 排気口
１３５，１４８，２３５ 仕切板
１４０ 送風装置
１４７，２４７ 板金カバー
１５０ 電源基板
１６０ 照射部
１６１ レンズ

Claims (3)

1. 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側一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、
   前記ケース内部に収容され、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に送風する送風装置と、
   前記吸気口を含む第１の空間と、前記送風装置及び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、
   前記吸気口と前記排気口との総開口面積に対する前記排気口の開口面積の割合は５５〜６５％であることを特徴とする照明装置。
2. 前記第１の空間内を分割して、前記ヒートシンクに当たった空気を排気する第３の空間を設けることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 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側一部に形成された吸気口と、
   前記ヒートシンクに設けられ、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側へ送風する送風装置と、
   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、
   前記ヒートシンクの前記吸気口を含む第１の領域と、前記送風装置及び前記ヒートシンクの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、
   前記吸気口と前記排気口１との総開口面積に対する前記排気口の開口面積の割合は５５〜６５％であることを特徴とする照明装置用送風ユニット。

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