JP2013211200A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ファンを用いて発光素子の温度上昇を良好に抑制することができる照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置１は、基板３０と、発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃと、筒状放熱部材１０と、ファン５０とを備える。発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、基板３０の第１面３１に配置されている。筒状放熱部材１０は、基板３０の第２面３２における発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃが配置された位置に応じた領域に配設される。ファン５０は、筒状放熱部材１０の筒内に設置される。そして、ファン５０は、筒状放熱部材１０の一方の開口部１１から空気を導入し、一方の開口部１１から空気を排出する気流を生じさせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体発光素子を用いた照明装置に関する。

従来から、ＬＥＤ等の発光素子を複数備えたダウンライト、ユニバーサルダウンライト、スポットライト等の照明装置が広く用いられている。また、近年では、照明装置の発光素子から発生した熱を放散するために、ファンを取り付けた照明装置が提案されている。具体的には、ファンを取り付けた照明装置として、例えば、特許文献１に記載されている照明装置や、特許文献２に記載されているＬＥＤ光源装置が提案されている。

特許文献１に記載されている照明装置は、ファンから送り出された空気によって、複数のＬＥＤチップから発生してヒートシンクに伝達された熱を放散させ、当該複数のＬＥＤチップの温度上昇を抑制している。

特許文献２に記載されているＬＥＤ光源装置は、ファンの吸気側に制御部を配置し、当該ファンの排気側にＬＥＤチップを配置して、一のファンで制御部及びＬＥＤチップの温度上昇を抑制している。

特開２０１１−１８７２６４号公報 特開２０１１−１２４６１６号公報

特許文献１に記載されている照明装置は、ヒートシンクによって暖められた空気を照明装置の照射方向に対して側方に排出している。しかし、当該照明装置を厚みのある壁材や天井材等に側面を覆われるユニバーサルダウンライトやダウンライト等に適用すると、側方に空気を排出することができず、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制することができなくなるので、当該照明装置をそのようなユニバーサルダウンライトやダウンライト等に適用することができないという問題がある。また、ヒートシンクによって暖められた空気を照明装置の側方に排出すると当該照明装置の周囲の部材の温度を上昇させてしまうという問題がある。

また、特許文献２に記載されているＬＥＤ光源装置は、ファンの吸気側に制御部が配置されているので、制御部によって暖められた空気をＬＥＤチップが配置されている側に排出することになり、十分にＬＥＤチップの温度上昇を抑制することはできない。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ファンを用いて発光素子の温度上昇を良好に抑制することができる照明装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の照明装置は、基板と、前記基板の第１面に配置された少なくとも１つの発光素子と、前記基板の第２面における前記発光素子が配置された位置に応じた領域に筒状をなして配設された筒状放熱部材と、前記筒状放熱部材の筒内に設置され、前記筒状放熱部材の一方の開口部から空気を導入し、前記一方の開口部から空気を排出するファンと、を備えることを特徴とする。

前記ファンは、前記筒内において前記第２面に向かう気流を生じさせることにより、前記筒状放熱部材の一方の開口部から空気を導入し、前記一方の開口部から空気を排出するように構成されていることが好ましい。ファンが、筒内において第２面に向かう気流を生じさせるように構成されていることにより、一方の開口部に向かう気流を生じさせるように構成されている場合よりも発光素子の温度上昇を良好に抑制することができる。また、ファンが、筒状放熱部材の一方の開口部から空気を導入し、当該一方の開口部から空気を排出するように構成されているので、照明装置を厚みのある壁材や天井材等に側面を覆われるユニバーサルダウンライトやダウンライト等に適用することができる。また、照明装置の周囲の温度上昇を防ぐことができる。そして、発光素子の温度上昇を良好に抑制することができる。

前記基板の第２面における前記ファンが配設された位置に応じた位置に設置された凸部付放熱部材を備え、前記凸部付放熱部材には、前記発光素子が発した熱を放散するために複数の凸部が立設されていることが好ましい。そのような構成によれば、ファンによって生じた気流に接する放熱用の部材の表面積を拡げて放熱効率を向上させ、発光素子の温度上昇を良好に抑制することができる。

前記複数の凸部は、それぞれ前記第２面に沿って前記ファンの中央部から外方に向かって放射状に延設されて形成されていることが好ましい。そのような構成によれば、ファンによる気流に沿って各凸部が延設されて放熱効率が向上し、発光素子の温度上昇を良好に抑制することができる。

延設されている個々の前記凸部の前記第２面に沿う延設方向の長さは、前記ファンの中央部と前記延設方向の外端部との間の長さよりも長いように構成されていることが好ましい。そのような構成によれば、ファンによって生じた気流に接する各凸部の表面積を拡げて放熱効率を向上させ、発光素子の温度上昇を良好に抑制することができる。

前記凸部は、前記第２面に沿って前記ファンの中央部から外方に向かって湾曲して延設されていることが好ましい。そのような構成によれば、直線状に延設されている場合に比べてファンによって生じた気流に接する各凸部の表面積を拡げて放熱効率を向上させ、発光素子の温度上昇を良好に抑制することができる。

前記凸部のうち前記第２面に沿う延設方向の前記ファンの回転方向から離間する方向の外端部よりも外側に延設されている凸部は、前記ファンの中央部と前記外端部との間に延設されている凸部に比して高さが高いように構成されていることが好ましい。そのような構成によれば、ファンの回転を妨げない範囲では、各凸部の高さを高くしてファンによって生じた気流に接する各凸部の表面積を拡げて放熱効率を向上させ、発光素子の温度上昇を良好に抑制することができる。

前記凸部は、前記第２面に沿って前記ファンの中央部から外方に向かって遠ざかるほど幅が広くなるように形成されていることが好ましい。そのような構成によれば、ファンによって生じた気流に接する各凸部の表面積を拡げて放熱効率を向上させ、発光素子の温度上昇を良好に抑制することができる。

前記ファンを上面視したときの前記ファンの面積は、前記筒状放熱部材の前記筒内の流路断面積よりも狭いように構成され、前記ファンを上面視したときの前記ファンの面積と、前記筒状放熱部材の前記筒内の流路断面積との割合が前記ファンによる冷却効率が高くなる割合に決定されていることが好ましい。

前記筒状放熱部材は、前記筒内において、前記基板の前記第２面に向かう空気が通過する領域である第１領域と、前記第１領域を通過した後に筒外に向かう空気が通過する第２領域とを仕切る仕切り部材を含むことが好ましい。そのような構成によれば、仕切り部材が第１領域と第２領域との間を仕切るので、各凸部によって暖められた空気が開口部から排出されることなくファンによって再び基板の第２面を指向することを防ぐと共に、各凸部によって暖められた空気を確実に開口部から排出するので、照明装置の放熱効率をより向上させ、発光素子の温度上昇をより良好に抑制することができる。

前記ファンを構成する羽根部の回転方向および回転速度を制御するファン制御部を備えることが好ましい。そのような構成によれば、前記ファンを構成する羽根部の回転方向を変更可能であるので羽根部の回転方向を変更して、ファンに付着する埃を当該ファンから剥離させたり、羽根部の回転軸に固化したグリスを軟化させたりすることができる。また、羽根部の回転速度を変化させることが可能であるので、各発光素子４０の温度上昇を良好に抑制すると共に、羽根部５６の回転によって生じる騒音を抑制したり、羽根部５６の回転駆動に必要な電力の消費を抑制したりすることができる。

本発明の照明装置によれば、照明装置の側方から空気を排出しないように構成されているので、照明装置を厚みのある壁材や天井材等に側面を覆われるユニバーサルダウンライトやダウンライト等に適用することができる。また、照明装置の周囲の温度上昇を防ぐことができる。そして、発光素子の温度上昇を良好に抑制することができる。

第１実施形態の照明装置の構成例を示す概略側面図である。 本実施形態の照明装置の概略上面図である。 凸部付放熱部材の概略上面図である。 図３に示すIV−IV線に沿う概略断面図である。 照明装置の概略下面図である。 発光素子の概略部分断面図である。 ファンが生じた気流の方向に応じた発光素子及び外装部材の温度変化を示すグラフである。 ファンを構成する羽根部の回転を制御するための構成を示すブロック図である。 第２実施形態の照明装置の構成例を示す概略側面図である。 第２実施形態の照明装置の概略上面図である。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨から逸脱しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、本実施形態の説明に用いる図面は、いずれも本発明による照明装置１などの特性を模式的に示すものであって、理解を深めるべく、必要に応じて部分的な強調、拡大、縮小、又は省略などを行っている場合がある。更に、用いられている様々な数値は、いずれも一例を示すものであり、必要に応じて様々に変更することが可能である。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の照明装置１の構成例を示す概略側面図である。図１に示すように、本実施形態の照明装置１は、筒型放熱部材１０、凸部付放熱部材２０、基板３０、発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃ、及びファン５０を含む。図１に示す例では、照明装置１は下方に光を照射する。つまり、本実施形態における照明装置１の光の照射方向は下方である。

筒型放熱部材１０は、２つの開口部を有する中空の筒型に成形されており、例えば、アルミニウム等の熱伝導率が高い金属からなる。そして、筒型放熱部材１０は、空気の流入及び排出が可能な開口部１１を有する筒部１２と、凸部付放熱部材２０の上面２２に接する裾部１３とを含む。なお、筒部１２または裾部１３のうち少なくともいずれか一方の内壁には、筒型放熱部材１０の内壁の表面積を拡げて放熱効率を向上させるための複数の凸部が設けられていてもよい。

筒部１２の内径は、裾部１３との接続部分から開口部１１に亘って同じであるように成形されている。また、裾部１３の内径は、筒部１２との接続部分から凸部付放熱部材２０の上面２２に近づくに従って大きくなるように成形されている。そして、筒型放熱部材１０の他方の開口部の開口縁部である裾部１３の下端１３ａは、基板３０、及び発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃを収容する外装部材６０の上面６１に接する。そして、裾部１３は、下端部が凸部付放熱部材２０の上面２２に接して熱的に接続されると共に、例えば、下端１３ａの近傍に設けられた貫通孔を介して、外装部材６０の上面６１にビスで締結されている。従って、筒型放熱部材１０の筒内の空気が裾部１３及び筒部１２における側面から排出されることはなく、筒外の空気が裾部１３及び筒部１２における側面から筒内に流入することもない。よって、本実施形態の照明装置１において、筒型放熱部材１０の筒内の空気が光の照射方向の側方から排出されることはない。なお、必要に応じて、筒型放熱部材１０の筒内の空気が裾部１３及び筒部１２における側面から側方に排出されるように裾部１３や筒部１２にスリットや貫通穴が設けられていてもよい。

筒型放熱部材１０の裾部１３内には、凸部付放熱部材２０及びファン５０が配置されている。後述するように、凸部付放熱部材２０の下面２１には、第１面３１に発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃが配置された基板３０の第２面が固着されるので、筒状放熱部材１０は、基板３０の第２面３２において、第１面３１の発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃが配置された位置に応じた領域に配設されていることになる。

基板３０の第１面３１には、発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃが配置されている。また、発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃから出射された光が通過する位置にはそれぞれレンズ４８ａ，４８ｂ，４８ｃが配置されている。図１には、レンズ４８ａ，４８ｂ，４８ｃが略半球状のフライアイレンズであるとして例示したが、その外形は限定されることなく、例えば、レンズ４８ａ，４８ｂ，４８ｃの側面が回転放物面であってもよい。また、レンズ４８ａ，４８ｂ，４８ｃはフライアイレンズに限定されるものではなく、発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃから出射された光を集光することができるフレネルレンズ、又は一般的な両凸レンズ若しくは平凸レンズが用いられてもよい。発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃについては後述する。基板３０は、例えば、照明装置１の外装部材６０内の天面６２に設けられた爪部６３の上面６３ａに第１面３１の縁部が当接して、当該外装部材６０内に固定される。基板３０の第２面３２には、凸部付放熱部材２０の下面２１が、例えば、熱伝導率が高い接着剤によって固着されている。従って、凸部付放熱部材２０には、発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃが光を発すると共に発せられた熱が基板３０を介して良好に伝達される。凸部付放熱部材２０に伝達された熱を放散することによって、発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃの温度上昇を良好に抑制することができる。なお、凸部付放熱部材２０は、例えば、アルミニウム等の熱伝導率が高い金属からなる。

凸部付放熱部材２０の上面２２には、凸部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈが設けられている。なお、図１には、凸部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅのみが示されている。以下、凸部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈを総称して単に各凸部２３ともいう。また、本実施形態では、凸部付放熱部材２０の上面２２には、凸部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈの８個の凸部が設けられているが、９個以上の凸部が設けられていてもよいし、８個未満の凸部が設けられていてもよい。

図２は、本実施形態の照明装置１の概略上面図である。図１及び図２に示すように、凸部付放熱部材２０の上面２２の中央部の上方には、ファン５０が設置されている。なお、図２において、ファン５０のケースの図示は省略されている。ファン５０は、例えば、凸部付放熱部材２０の上面２２から上方に向かって立設された図示しない支持部材によって下方から支持されていてもよいし、筒型放熱部材１０の内壁に設けられたフランジによって側方から支持されていてもよい。ファン５０は、筒型放熱部材１０内において、上方の空気を下方に移動させる気流を生じさせる向きに設置されている。つまり、ファン５０は、図１に示すように、筒型放熱部材１０の開口部１１から空気を流入させて基板３０の第２面３２に固着された凸部付放熱部材２０を指向する気流３００を生じさせる。

また、図２に示すように、凸部付放熱部材２０の上面２２に沿う面において、ファン５０の中央部Ｃ１から外端部（より具体的には、羽根部５６の外端部）までの長さＬ１は、当該ファン５０の中央部Ｃ１から筒型放熱部材１０の筒部１２の内壁に沿う面までの長さＬ２よりも十分に短い。つまり、ファン５０を上面視したときのファン５０の羽根部５６の回転占有面積は、筒型放熱部材１０内の空気の流路断面積よりも狭い。そして、ファン５０は、筒型放熱部材１０内において、凸部付放熱部材２０の上面２２に沿う面の中央部（第１領域）において、空気を上方から下方に移動させる気流を生じさせる。

凸部付放熱部材２０の上面２２を指向して流動する空気は、凸部付放熱部材２０の上面２２に設けられた凸部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈの近傍を通過して当該凸部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈから熱を伝達されて暖められた後、筒型放熱部材１０の筒内において、凸部付放熱部材２０の上面２２に沿う面の中央部の外側に位置する周部（第２領域）を通って筒型放熱部材１０の開口部１１から排出される。従って、図１に示すように、凸部付放熱部材２０を指向して流動する気流３００の空気は、凸部２３によって暖められた後に、筒型放熱部材１０の筒内の周部（第２領域）を通って筒型放熱部材１０の開口部１１から排出される気流４００の空気になる。

凸部２３について説明する。図３は、凸部付放熱部材２０の概略上面図である。図４は、図３に示すIV−IV線に沿う概略断面図である。凸部２３は、凸部付放熱部材２０の上面２２において、当該上面２２から離間する方向に立設されている。そして、各凸部２３は、凸部付放熱部材２０の上面２２に沿って、ファン５０の中央部Ｃ１を通る上面２２の垂線と当該上面２２との交点Ｃ２の近傍から放射状に湾曲して延設されている。図２及び図３に示す例では、各凸部２３は、ファン５０の羽根部５６の回転方向（図２に示す例では上方から見て時計回りの方向）に湾曲して、交点Ｃ２の近傍から凸部付放熱部材２０の上面２２に沿って放射状に延設されている。なお、各凸部２３は交点Ｃ２から凸部付放熱部材２０の上面２２に沿って放射状に延設されていてもよい。

各凸部２３は、交点Ｃ２の近傍から凸部付放熱部材２０の上面２２に沿って放射状に延設されているので、ファン５０による気流に沿って各凸部２３が設けられており、気流を妨げることなく各凸部と気流との接触面積を拡大しているので、凸部付放熱部材２０の温度上昇を良好に抑制することができる。

図２に示すように、各凸部２３が延設されている長さは、凸部付放熱部材２０の上面２２に沿う面において、ファン５０の中央部Ｃ１から外端部までの長さＬ１よりも長い。従って、ファン５０によって生じた気流に接する各凸部２３の表面積を拡げて、凸部付放熱部材２０の温度上昇を良好に抑制することができる。

また、各凸部２３は、ファン５０の羽根部５６の回転方向（図２に示す例では上方から見て時計回りの方向）に湾曲して、交点Ｃ２の近傍から凸部付放熱部材２０の上面２２に沿って放射状に延設されているので、交点Ｃ２の近傍から凸部付放熱部材２０の上面２２に沿って直線状に延設されている場合に比べてファン５０によって生じた気流に接する各凸部２３の表面積を拡げて、凸部付放熱部材２０の温度上昇を良好に抑制することができる。また、図３に示すように、各凸部２３は、交点Ｃ２から上面２２に沿って外方に向かって遠ざかるほど、凸形状の幅が広くなるように形成されている。従って、ファン５０によって生じた気流に接する各凸部２３の表面積を拡げて、凸部付放熱部材２０の温度上昇を良好に抑制することができる。

図１及び図４に示すように、各凸部２３は、照明装置１を上面視した場合にファン５０の羽根部５６の回転領域と重なり合わない範囲における上面２２からの高さｈ３は、ファン５０の羽根部５６の回転領域と重なり合う範囲における上面２２からの高さｈ１よりも高いように形成されている。具体的には、図４に示すように、本実施形態の各凸部２３は、ファン５０の羽根部５６の回転領域と重なり合う範囲における上面２２からの高さｈ１は、上面２２からファン５０の下面５１までの高さｈ２よりも低い。また、本実施形態の各凸部２３は、ファン５０の羽根部５６の回転領域と重なり合わない範囲における上面２２からの高さｈ３は、上面２２からファン５０の下面５１までの高さｈ２よりも高い。

ファン５０の羽根部５６の回転領域と重なり合う範囲においても各凸部２３が設けられていることによって、ファン５０によって生じた気流に接する各凸部２３の表面積を拡げて凸部付放熱部材２０の放熱効率を向上させると共に、ファン５０の羽根部５６の回転領域と重なり合う範囲における上面２２からの高さｈ１が、上面２２からファン５０の下面５１までの高さｈ２よりも低いように構成されていることによって、各凸部２３の頂部がファン５０に接触して当該ファン５０の羽根部５６の回転を妨げることを防ぐことができる。

また、ファン５０の羽根部５６の回転領域と重なり合わない範囲における上面２２からの高さｈ３は、上面２２からファン５０の下面５１までの高さｈ２よりも高い。従って、ファン５０の羽根部５６の回転領域と重なり合わない範囲における上面２２からの高さｈ３は、ファン５０の羽根部５６の回転領域と重なり合う範囲における上面２２からの高さｈ１よりも高い。そのような構成によって、ファン５０の羽根部５６の回転を妨げない範囲では、各凸部３２の上面２２からの高さを高くしてファン５０によって生じた気流に接する各凸部２３の表面積を拡げて凸部付放熱部材２０の放熱効率を向上させることができる。

次に、発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃについて説明する。図５は、照明装置１の概略下面図である。図５に示すように照明装置１は、３個の発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃと、下面４１に沿って発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃの周囲を環状に囲む鍔部４３とを含む。なお、図４に示す例では、照明装置１は、３個の発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃを含むが、４個以上の発光素子を含んでいてもよいし、３個未満の発光素子を含んでいてもよい。３個の発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃの構成は互いに同様なため、代表して発光素子４０ａの構成について説明する。図６は、発光素子４０ａの概略部分断面図である。図６に示すように、発光素子４０ａは、半導体発光素子であるＬＥＤチップ７０２と当該ＬＥＤチップ７０２が発した光の波長を変換する蛍光体を含む蛍光体部７０３とを含み、ＬＥＤチップ７０２及び蛍光体部７０３は、例えば、基板３０の第１面３１に設けられた凹部７２１に配置される。

凹部７２１の天面７１１には、ＬＥＤチップ７０２が配置される。なお、ＬＥＤチップ７０２として、例えば、紫色発光ダイオード素子や、青色発光ダイオード素子がある。基板３０の第１面３１には、ＬＥＤチップ７０２に電力を供給するための図示しない配線パターンが形成されており、当該配線パターンとＬＥＤチップ７０２とは図示しない電線によって接続されている。基板３０の第１面３１に形成されている配線パターンは、例えば、凸部付放熱部材２０の裾部１３に設けられた図示しない貫通孔を通る図示しない電線によって、図示しない電力供給部に接続されている。ＬＥＤチップ７０２は、当該電力供給部から電力を供給されて光を発すると共に熱を発する。

基板３０の第１面３１の凹部７２１には、蛍光体が所定の充填剤に混合された状態で充填されている。具体的には、凹部７２１には、青色蛍光体や、緑色蛍光体、黄色蛍光体、及び赤色蛍光体のうちいずれか１種以上の蛍光体が予め定められた発光素子４０ａの発光色等の発光特性に応じて所定の充填剤と混合されて充填されている。なお、複数種の蛍光体が用いられる場合には、凹部７２１が蛍光体毎の領域に仕切られ、各領域にＬＥＤチップ７０２がそれぞれ配置されていてもよい。

図１及び図５に示して前述したように、本実施形態の照明装置１は、３個の発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃを含む。そこで、各発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃに用いる蛍光体の種類や混合比率、ＬＥＤチップとの組み合わせを異ならせることによって、照明装置１に、各発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃが発した光の合成光を放射させることができる。そして、各発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃが発する光の強度をそれぞれ異ならせるための制御手段を含むように構成された場合には、各発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃが発する光の強度をそれぞれ変化させ、照明装置１に、色度等を変化させて光を発させることができる。なお、以下、各発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃを総称して単に発光素子４０ともいう。

本実施形態のファン５０は、筒型放熱部材１０の開口部１１から空気を流入させて、基板３０の第２面３２に固着された凸部付放熱部材２０を指向する気流３００を生じさせるように設置されるのであるが、気流３００を生じさせるように設置される理由について説明する。図７は、ファン５０が生じた気流の方向に応じた発光素子４０及び外装部材６０の温度変化を示すグラフである。

図７（ａ）は、ファン５０が、凸部付放熱部材２０の各凸部２３側から筒型放熱部材１０の開口部１１を指向する気流を生じさせた場合の温度変化を示すグラフである。つまり、図７（ａ）は、ファン５０が、凸部付放熱部材２０の上面２２に沿う面の中央部（第１領域）において下方の空気を上方に移動させる気流を生じさせた場合の温度変化を示すグラフである。図７（ｂ）は、ファン５０が、筒型放熱部材１０の開口部１１から空気を流入させて、基板３０の第２面３２に固着された凸部付放熱部材２０を指向する気流３００を生じさせた場合の温度変化を示すグラフである。つまり、図７（ｂ）は、ファン５０が、凸部付放熱部材２０の上面２２に沿う面の中央部（第１領域）において上方の空気を下方に移動させる気流を生じさせた場合の温度変化を示すグラフである。図７（ａ），（ｂ）において、実線が発光素子４０の温度変化を示し、破線が外装部材６０の温度変化を示している。

図７（ａ）に示すように、ファン５０が、凸部付放熱部材２０の各凸部２３によって暖められた空気が筒型放熱部材１０の開口部１１を指向するように気流を生じさせた場合には、発光素子４０の温度は４６℃程度で安定し、外装部材６０の温度は４３℃程度で安定する。それに対して、ファン５０が、筒型放熱部材１０の開口部１１から空気を流入させて、基板３０の第２面３２に固着された凸部付放熱部材２０を指向する気流３００を生じさせた場合には、図７（ｂ）に示すように、発光素子４０の温度は４３℃程度で安定し、外装部材６０の温度は４０℃程度で安定する。

従って、ファン５０が、筒型放熱部材１０の開口部１１から空気を流入させて、基板３０の第２面３２に固着された凸部付放熱部材２０を指向する気流３００を生じさせた場合には、ファン５０が、凸部付放熱部材２０の各凸部２３によって暖められた空気が筒型放熱部材１０の開口部１１を指向するように気流を生じさせた場合よりも、発光素子４０及び外装部材６０の温度上昇を３℃程度抑制することができる。従って、本実施形態の照明装置１において、ファン５０は、基板３０の第２面３２に固着された凸部付放熱部材２０を指向する気流３００を生じさせる向きに設置されているのである。

図８は、ファン５０を構成する羽根部５６の回転を制御するための構成を示すブロック図である。図８に示すように、照明装置１は、ファン５０の羽根部５６の回転を制御するための構成として、ファン制御部５５と温度センサ５７とを含む。温度センサ５７は、例えば、各発光素子４０にそれぞれ設置されて、各発光素子４０の温度を検出し、検出した各発光素子４０の温度を示す温度情報をファン制御部５５に送信する。

ファン制御部５５は、例えば、温度情報が示す温度が所定の始動用閾値以上になった場合に羽根部５６の回転駆動を開始し、温度情報が示す温度が所定の停止用閾値未満になった場合に羽根部５６の回転駆動を停止する。そのように制御することによって、各発光素子４０の温度上昇を良好に抑制すると共に、各発光素子４０の温度が閾値未満であるときには羽根部５６を回転駆動しないので、羽根部５６の回転によって生じる騒音の発生を防いだり、羽根部５６の回転駆動に用いられる電力の消費を防いだりすることができる。

なお、ファン制御部５５は、羽根部５６の回転速度を各発光素子４０の温度に応じて段階的に又は連続的に変化させてもよい。そのように制御することによって各発光素子４０の温度が上昇したことに応じて羽根部５６の回転速度を上げさせ、各発光素子４０の温度が下降したことに応じて羽根部５６の回転速度を下げさせて、各発光素子４０の温度上昇を良好に抑制すると共に、羽根部５６の回転によって生じる騒音を抑制したり、羽根部５６の回転駆動に必要な電力の消費を抑制したりすることができる。

また、ファン制御部５５は、羽根部５６の回転方向を所定のタイミングで変更してもよい。具体的には、例えば、ファン制御部５５が、羽根部５６の回転駆動を開始した回数を計数するカウンタを含み、当該カウンタのカウント値が所定の値に達した場合にカウント値をリセットすると共に羽根部５６を所定の回転方向とは反対の方向に所定時間回転させてもよい。また、ファン制御部５５は、羽根部５６が所定の方向に予め決められた累積時間回転するとタイムアウトしてリセットされるタイマを含み、当該タイマがタイムアウトした場合に、羽根部５６を所定の回転方向とは反対の方向に所定時間回転させてもよい。そのように制御することによって、ファン５０に付着した埃を当該ファン５０から排除したり、羽根部５６の回転軸で固化したグリスを軟化させたりすることができる。

本実施形態によれば、照明装置１の筒部１２や裾部１３の側方から空気を排出しないように構成されているので、照明装置１を厚みのある壁材や天井材等に側面を覆われるユニバーサルダウンライトやダウンライト等に適用することができる。また、照明装置１の周囲の温度上昇を防ぐことができる。そして、発光素子４０の温度上昇を良好に抑制することができる。

また、ファン５０が、筒型放熱部材１０の開口部１１から空気を流入させて、基板３０の第２面３２に固着された凸部付放熱部材２０を指向する気流３００を生じさせるように構成されているので、ファン５０が、凸部付放熱部材２０の各凸部２３側から筒型放熱部材１０の開口部１１を指向する気流を生じさせた場合よりも、発光素子４０の温度上昇を良好に抑制することができる。

また、ファン５０の羽根部５６の回転領域と重なり合わない範囲における上面２２からの高さｈ３が、ファン５０の羽根部５６の回転領域と重なり合う範囲における上面２２からの高さｈ１よりも高いように構成されているので、ファン５０の羽根部５６の回転を妨げない範囲では、各凸部３２の上面２２からの高さを高くしてファン５０によって生じた気流に接する各凸部２３の表面積を拡げて凸部付放熱部材２０の放熱効率を向上させ、発光素子４０の温度上昇を良好に抑制することができる。

各凸部２３は、交点Ｃ２の近傍から凸部付放熱部材２０の上面２２に沿って放射状に延設されているので、ファン５０による気流に沿って各凸部２３が設けられており、凸部付放熱部材２０の放熱効率を向上させ、発光素子４０の温度上昇を良好に抑制することができる。

また、各凸部２３が延設されている長さは、凸部付放熱部材２０の上面２２に沿う面において、ファン５０の中央部Ｃ１から外端部までの長さＬ１よりも長いように構成されているので、ファン５０によって生じた気流に接する各凸部２３の表面積を拡げて、凸部付放熱部材２０の放熱効率を向上させ、発光素子４０の温度上昇を良好に抑制することができる。

各凸部２３は、ファン５０の羽根部５６の回転方向に湾曲して、交点Ｃ２の近傍から凸部付放熱部材２０の上面２２に沿って放射状に延設されているので、交点Ｃ２の近傍から凸部付放熱部材２０の上面２２に沿って直線状に延設されている場合に比べてファン５０によって生じた気流に接する各凸部２３の表面積を拡げて、凸部付放熱部材２０の放熱効率を向上させ、発光素子４０の温度上昇を良好に抑制することができる。なお、各凸部２３は、ファン５０の羽根部５６の回転方向の反対方向に湾曲して、交点Ｃ２の近傍から凸部付放熱部材２０の上面２２に沿って放射状に延設されていてもよい。

また、各凸部２３は、交点Ｃ２から上面２２に沿って外方に向かって遠ざかるほど、凸形状の幅が広くなるように形成されているので、ファン５０によって生じた気流に接する各凸部２３の表面積を拡げて、凸部付放熱部材２０の放熱効率を向上させ、発光素子４０の温度上昇を良好に抑制することができる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態の照明装置２について説明する。図９は、第２実施形態の照明装置２の構成例を示す概略側面図である。図１０は、本実施形態の照明装置２の概略上面図である。図９及び図１０に示すように、本実施形態の照明装置２は、第１実施形態の照明装置１の構成に加えて、仕切り部材８０を含む。本実施形態の照明装置２におけるその他の構成は、第１実施形態の照明装置１における構成と同様なため照明装置１における符号と同じ符号を付し、説明を省略する。

図９及び図１０に示すように、仕切り部材８０は、凸部付放熱部材２０の筒内に設置され、凸部付放熱部材２０の筒内において、ファン５０による開口部１１から凸部付放熱部材２０の上面２２を指向する空気の流路である凸部付放熱部材２０の上面２２に沿う面の中央部の第１領域８１と、当該第１領域を通過した後に各凸部２３によって暖められ、筒型放熱部材１０の開口部１１から排出される空気の流路である凸部付放熱部材２０の上面２２に沿う面の周部の第２領域８２との間を仕切る。つまり、仕切り部材８０は、気流３００の流路と気流４００の流路との間を仕切る。なお、仕切り部材８０は、例えば、筒型放熱部材１０の内壁に設けられたフランジによって側方から支持されている。

本実施形態によれば、仕切り部材８０が気流３００の流路と気流４００の流路との間を仕切るので、各凸部２３によって暖められた空気が開口部１１から排出されることなくファン５０によって再び凸部付放熱部材２０の上面２２を指向することを防ぐと共に、各凸部２３によって暖められた空気を確実に開口部１１から排出するので、照明装置２の放熱効率をより向上させ、発光素子４０の温度上昇をより良好に抑制することができる。

以上に述べた各実施形態では、筒型放熱部材１０は、円筒形状の筒部１２及び筒部１２との接続部分から凸部付放熱部材２０の上面２２に近づくに従って内径が大きくなる裾部１３によって構成されているが、筒型放熱部材１０は、筒型放熱部材１０内の空気が筒型放熱部材１０の上方から流入して上方に排出するように形成されていれば（つまり筒型放熱部材１０が開口部１１を上方に備えていれば）、他の種々の形状であってもよい。具体的には、例えば、凸部付放熱部材２０の上面２２に沿う面において、筒部１２及び裾部１３の断面形状が中空の矩形状や楕円形状であってもよい。また、筒型放熱部材１０は、裾部１３を有して凸部付放熱部材２０の上面２２に近づくに従って内径が大きくなるように構成されているが、筒型放熱部材１０の内径は、開口部１１から裾部１３の下端１３ａに至るまで同じであってもよい。すなわち、筒型放熱部材１０は、開口部１１から凸部付放熱部材２０の上面２２に接する位置まで内径が同じである円筒形状や中空な角柱形状であってもよい。また、凸部付放熱部材２０の上面２２に近づくに従って内径が小さくなるように構成されていてもよい。

また、以上に述べた各実施形態において凸部付放熱部材２０の上面２２に設けられている凸部２３は、前述した形状に限られず、種々の形状にすることが可能である。具体的には、例えば、凸部２３が湾曲せずに直線状に凸部付放熱部材２０の上面２２に沿って延設されていてもよい。また、以上に述べた各実施形態では、交点Ｃ２から上面２２に沿って外方に向かって遠ざかるほど凸形状の幅が広くなるように形成されているが、凸部２３の凸形状の幅は交点Ｃ２からの距離に関わらず一定であってもよい。以上に述べた各実施形態では、凸部２３は、ファン５０の羽根部５６の回転領域と重なり合わない範囲における上面２２からの高さｈ３がファン５０の羽根部５６の回転領域と重なり合う範囲の高さｈ１よりも高いように構成されているが、凸部２３の高さは、ファン５０の羽根部５６の回転領域と重なり合わない範囲もファン５０の羽根部５６の回転領域と重なり合う範囲と同様に高さｈ１であってもよい。

また、凸部２３は、円柱状や角柱状、角錐状、半球形状等の複数の突起であってもよいし、凸部付放熱部材２０の上面２２には、凸形状に代えて、又は凸形状に加えてディンプル加工がなされた後のように複数の凹部が設けられていてもよい。

なお、以上に述べた各実施形態では、ファン５０は、発光素子４０及び外装部材６０の温度上昇をより良好に抑制するために、基板３０の第２面３２に固着された凸部付放熱部材２０を指向する気流３００を生じさせる向きに設置されているが、ファン５０は、必要に応じて、開口部１１を指向する気流を生じさせる向きに設置されてもよい。そのように設置された場合には、第１領域において下方の空気を上方に移動させる気流が生じ、第２領域において上方の空気を下方に移動させる気流が生じる。

１ 照明装置
１０ 筒型放熱部材
２０ 筒部付放熱部材
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ、２３ｇ、２３ｈ 凸部
３０ 基板
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ 発光素子
４８ａ、４８ｂ、４８ｃ レンズ
５０ ファン
５５ ファン制御部
５６ 羽根部
８０ 仕切り部材

Claims (11)

1. 基板と、
   前記基板の第１面に配置された少なくとも１つの発光素子と、
   前記基板の第２面における前記発光素子が配置された位置に応じた領域に筒状をなして配設された筒状放熱部材と、
   前記筒状放熱部材の筒内に設置され、前記筒状放熱部材の一方の開口部から空気を導入し、前記一方の開口部から空気を排出するファンと、
   を備えることを特徴とする照明装置。
2. 前記ファンは、前記筒内において前記第２面に向かう気流を生じさせることにより、前記筒状放熱部材の一方の開口部から空気を導入し、前記一方の開口部から空気を排出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記基板の第２面における前記ファンが配設された位置に応じた位置に設置された凸部付放熱部材を備え、
   前記凸部付放熱部材には、前記発光素子が発した熱を放散するために複数の凸部が立設されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記複数の凸部は、それぞれ前記第２面に沿って前記ファンの中央部から外方に向かって放射状に延設されて形成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
5. 延設されている個々の前記凸部の前記第２面に沿う延設方向の長さは、前記ファンの中央部と前記延設方向の外端部との間の長さよりも長い
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の照明装置。
6. 前記凸部は、前記第２面に沿って前記ファンの中央部から外方に向かって湾曲して延設されている
   ことを特徴とする請求項３から請求項５のうちいずれか１項に記載の照明装置。
7. 前記凸部のうち前記第２面に沿う延設方向の前記ファンの回転方向から離間する方向の外端部よりも外側に延設されている凸部は、前記ファンの中央部と前記外端部との間に延設されている凸部に比して高さが高い
   ことを特徴とする請求項４から請求項６のうちいずれか１項に記載の照明装置。
8. 前記凸部は、前記第２面に沿って前記ファンの中央部から外方に向かって遠ざかるほど幅が広くなるように形成されている
   ことを特徴とする請求項３から請求項７のうちいずれか１項に記載の照明装置。
9. 前記ファンを上面視したときの前記ファンの面積は、前記筒状放熱部材の前記筒内の流路断面積よりも狭い
   ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちいずれか１項に記載の照明装置。
10. 前記筒状放熱部材は、前記筒内において、前記基板の前記第２面に向かう空気が通過する領域である第１領域と、前記第１領域を通過した後に筒外に向かう空気が通過する第２領域とを仕切る仕切り部材を含む
    ことを特徴とする請求項１から請求項９のうちいずれか１項に記載の照明装置。
11. 前記ファンを構成する羽根部の回転方向および回転速度を制御するファン制御部を備える
    ことを特徴とする請求項１から請求項１０のうちいずれか１項に記載の照明装置。

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