JP2014170672A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体発光素子で生じる熱を高効率に放熱することができるとともに、サイズの大型化を抑制することができる照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置は、ＬＥＤと、モジュールプレート３と、ヒートシンク８，９と、ケースとを備える。基台３は、円板状をしており、下面に半導体発光素子が配されている。ヒートシンク８，９は、モジュールプレート３の上面上に配され、モジュールプレート３をその厚み方向に挟んでＬＥＤと熱結合されている。ヒートシンク８，９では、それぞれが支持パイプ６を取り囲むように配された複数のフィン８ｂ，９ｂを有する。これら複数のフィン８ｂ，９ｂの各々は、その主面における少なくとも根元部分が、モジュールプレート３の上面の中心（ケースの筒軸）とフィン８ｂ，９ｂの各幅方向の中心とを通る仮想直線に対して斜め方向に交差するよう配されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、ＬＥＤなどの半導体発光素子を光源として備える照明装置に関し、特に、放熱特性とスペース効率の両立を図るための技術に関する。

近年、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの半導体発光素子を光源として備える照明装置が採用されるようになっている。
図１２には、従来技術に係る照明装置９を示す。この照明装置９は、吊り下げ型の照明装置であって、ケーブル９６と、当該ケーブル９６の下方先端に取り付けられたＬＥＤモジュール９４を備える。また、照明装置９では、ＬＥＤモジュール９４の周囲を覆うように配されたシェード９２と、シェード９２の内面側に形成された蛍光体層９３、さらには、ＬＥＤモジュール９４の下方に設けられた反射鏡９５も備える。

照明装置９は、その発光駆動時において、ＬＥＤモジュール９４から出射された光が反射鏡９５で反射され、蛍光体層９３へと照射される。照射された光は、蛍光体層９３で波長変換され、シェード９２の開口側（下側）に向けて出射される。

特開２０１０−５２０６０４号公報 特開２０１２−１４９００号公報

ＬＥＤなどの半導体発光素子を光源として備える照明装置では、発光駆動時における光源からの熱を高い効率で放熱させることが装置寿命を長くするという観点から重要である。特に、高い輝度で光を出射する高出力タイプの照明装置では、放熱効率は重要なファクターである。このため、従来から、半導体発光素子に対してヒートシンクを熱結合させて高い効率での放熱を実現するという手法が採られている。

しかし、高出力タイプになればなるほど、放熱させることが必要な熱量も増加するが、これに伴ってヒートシンクを大きくすることは装置の大型化を招き好ましくない。
本発明は、上記のような課題の解決を図ろうとなされたものであって、半導体発光素子で生じる熱を高効率に放熱することができるとともに、サイズの大型化を抑制することができる照明装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明の一態様に係る照明装置は、半導体発光素子と、基台と、ヒートシンクと、ケースとを備える。
基台は、板状をしており、一方の面上に半導体発光素子が配されている。ヒートシンクは、基台の他方の面上に配されている。ケースは、筒状をし、筒内方にヒートシンクを収納した状態で、基台により一方の開口が封口されている。

本発明の一態様に係る照明装置では、ケースおよび基台の各々には、ヒートシンクが収納されたケースの内方空間に対して連通する通気孔が開けられている。また、ヒートシンクは、基台の他方の面に対して立設され、ケースの筒軸を取り囲むように配された複数のフィンを有する。そして、複数のフィンの各々は、ケースの筒軸に対して直交する横断面において、ケースの筒軸と当該フィンの幅方向の中心とを通る仮想直線に対して、主面における少なくとも基台側の根元部分が、斜め方向に交差するよう配されている。

上記態様に係る照明装置では、半導体発光素子で生じる熱を高効率に放熱することができるとともに、サイズの大型化を抑制することができる。

本発明の実施の形態に係る照明装置１の外観を示す模式斜視図。 照明装置１の外観を斜め上方から示す模式斜視図。 照明装置１の内部構成を示す模式分解斜視図。 照明装置１の構成の内、モジュールプレート３と外ヒートシンク８および内ヒートシンク９と支持パイプ６を抜き出して示す模式斜視図。 モジュールプレート３に対する外ヒートシンク８の放熱フィン８ｂおよび内ヒートシンク９の放熱フィン９ｂの配置形態を示す模式平面図。 照明装置１における空気の流れを示す模式断面図。 （ａ）は、放熱フィン８ｂの形状を示す模式平面図、（ｂ）は、モジュールプレート３に対する放熱フィン８ｂの配置形態を示す模式平面図。 フィン放熱量のフィン角度依存性を示す特性図。 放熱フィン８ｂの角度θと各寸法との関係を示す模式平面図。 放熱フィン８ｂの角度θと形成可能な放熱フィン８ｂの枚数との関係を示す特性図。 形成可能な放熱フィン８ｂの枚数を考慮した放熱量を示す特性図。 従来技術に係る吊り下げ型の照明装置９の構成を示す模式断面図。

以下、本発明の実施の形態に係る照明装置について、図面を参酌しながら説明する。
（照明装置１の全体構成）
図１〜図３において、矢印Ｙで示す方向を後方、その反対側を前方とする。照明装置１においては、光は主に前方に出射される。
図１〜図３に示すように、本実施の形態に係る照明装置１は、モジュールプレート（基台）３、モジュールプレート３の前面に配置された複数（６個）の発光モジュール４、モジュールプレート３の中央部から後方に伸長する支持パイプ６を備えている。

また、図３に示すように、照明装置１においては、モジュールプレート３の後方に、外ヒートシンク８、および内ヒートシンク９が取り付けられている。外ヒートシンク８および内ヒートシンク９は、ともに支持パイプ６を取り囲むように配されている。
また、図１〜図３に示すように、照明装置１においては、モジュールプレート３の外縁３ｅから後方に向けて伸長し、外ヒートシンク８および内ヒートシンク９を覆う筒状のケース２が備えられている。

支持パイプ６の後端部には、支持パイプ６を造営材（天井、壁など）に取り付けるための部材である取付部７が装着されている。
一方、図１および図３に示すように、モジュールプレート３の前面には、複数の発光モジュール４を覆うカバー５が装着されている。
本発明の実施の形態に係る照明装置１は、体育館、工場、倉庫の天井などの造営材に取り付けられ、ＨＩＤランプ代替の照明装置として用いられる。

（ケース２）
ケース２は、全体として円筒形状をしており、前方側の開口がモジュールプレート３の外縁と略同じ径となっており、後方側の開口が支持パイプ６の外径と略同じ径となっている。図３に示すように、ケース２は、外ヒートシンク８および内ヒートシンク９の周囲を取り囲んでいる。

ケース２は、前方側の開口２ａがモジュールプレート３の外縁３ｅに対してカシメ加工により固定されている。そのため、ケース２の開口２ａは、モジュールプレート３によって封口された状態となっている。ケース２と支持パイプ６とは、例えば、ケース２における支持パイプ６が挿通する開口縁にパイプクランプを設置し、当該パイプクランプで支持パイプ６を締結することで、互いを固定している。

ケース２の後端側には、ケース２の内側と外側との間での空気の流通を図るための通気孔２ｃが開設されている。また、ケース２の側周には、表面積を増すため、および強度アップのためのビード２ｂが等間隔で形成されている。
なお、ケース２のＹ軸方向高さは、例えば２７０ｍｍであり、板厚は、例えば１ｍｍである。

（モジュールプレート３）
モジュールプレート３は、熱伝導性の材料（熱伝導率の高い材料）で形成された円板状の部材である。本実施の形態におけるモジュールプレート３の形成に用いる材料としては、例えば、アルミニウムやマグネシウムなどの金属あるいはそれらの合金を挙げることができる。

図３に示すように、モジュールプレート３の中央には、支持パイプ６の前端部６ａ（図１を参照。）を填め込む嵌合孔３ａが開設されている。モジュールプレート３の前面には、嵌合孔３ａの周囲に複数の発光モジュール４を取り付ける領域３ｂが確保され、モジュールプレート３の外周部分には、複数の通気孔３ｃが周方向に沿って、円環状に列設されている。

各通気孔３ｃは、モジュールプレート３の板材を打ち抜くことによって形成され、隣り合う通気孔３ｃ同士の間にはブリッジ３ｄが形成されている。
なお、本実施の形態においては、モジュールプレート３の直径が、例えば２６０ｍｍであり、板厚が、例えば２．０〜２．５ｍｍである。
（発光モジュール４）
上述のように、モジュールプレート３における領域３ｂには、複数（６個）の発光モジュール４が環状に固定されている。これら発光モジュール４は、嵌合孔３ａの周囲に６０°の角度を以って配されている。

図示を省略しているが、各発光モジュール４は、モジュール基板と、当該モジュール基板上に形成された発光部とで構成されている。モジュール基板は、例えばガラスコンポジット材料で形成され、その表面には、発光部に電力供給するための配線パターンが形成されている。
発光部は、複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）と、当該ＬＥＤを覆うように配された封止層によって構成されている。ＬＥＤは、ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｂｏａｒｄ）タイプの半導体発光素子であり、封止層には、ＬＥＤから出射される青色光の一部を黄色光に変換する蛍光体が含まれている。

各発光モジュール４は、モジュールプレート３の領域３ｂに対して、ネジやシリコーン接着剤などを用い熱結合状態で取り付けられている。
（カバー５）
図１および図３に示すように、カバー５は、モジュールプレート３の領域３ｂに配された複数の発光モジュール４を、全体的に覆うように、モジュールプレート３に対して装着されている。カバー５は、その主面部分５ａがフレネルレンズ構造を有しており、複数の発光モジュール４から出射される光を集光して前方に出射する。

カバー５は、その周縁部５ｂの縁辺がモジュールプレート３に対して接着剤などにより固定されている。
なお、カバー５は、例えばアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートなどの透明な樹脂材料を用い形成されている。
（支持パイプ６）
支持パイプ６は、伝熱性の良好な材料（例えばステンレス鋼などの金属）で形成された直管である。支持パイプ６は、その前端部６ａ（図１を参照。）がモジュールプレート３の嵌合孔３ａに填め込まれてカシメ加工などにより接合されている。

一方、支持パイプ６の後端部は、取付部７の差し込み口７ａに差し込まれた状態で、取付部７に接合されている。支持パイプ６の内部の中空部には、発光モジュール４に接続された配線が挿通されている。
なお、支持パイプ６の長さは、例えば３０〜４０ｃｍであり、外径は、例えば２７ｍｍであり、肉厚は、例えば１．５ｍｍ〜３ｍｍである。

（取付部７）
図１〜図３に示すように、取付部７は、支持パイプ６の後端部を天井などの造営材に固定する機能を有する。取付部７は、前方側から後方側に行くに従って径が拡がる円台錐状の外観形状を有する。そして、前方側に支持パイプ６の差し込みを受け入れる差し込み口７ａが開設され、後方側のフランジ状の部分に天井などの造営材への固定のためのネジの挿通を許す孔７ｂが複数開設されている。

（外ヒートシンク８、内ヒートシンク９）
図４および図５に示すように、内ヒートシンク９は、支持パイプ６の周りにおいてモジュールプレート３の後方側の主面に接合されている。内ヒートシンク９は、モジュールプレート３に当接する略円環状の支持部９ａと、支持部９ａの外周部で折り返され、後方に向けて伸長する複数の放熱フィン９ｂとを有し構成されている。内ヒートシンク９における各放熱フィン９ｂは、伸長方向に細長い短冊状をしている。

外ヒートシンク８についても、モジュールプレート３に当接する略円環状の支持部８ａと、後方に向けて伸長する複数の放熱フィン８ｂとを有し構成されている。外ヒートシンク８における各放熱フィン８ｂについても、伸長方向に細長い短冊状をしている。
図４および図５に示すように、外ヒートシンク８および内ヒートシンク９は、モジュールプレート３における通気孔３ｃが開設された外周領域よりも内側に配されている。そして、外ヒートシンク８における各放熱フィン８ｂは、モジュールプレート３に開設された通気孔３ｃの丁度径方向内側となる領域に形成されている。換言すると、図５に示すように、外ヒートシンク８においては、モジュールプレート３の各ブリッジ３ｄに対応した箇所に、隣り合う放熱フィン８ｂ同士の間の隙間８ｃが存在するように配置されている。

さらに、図５に示すように、外ヒートシンク８における各放熱フィン８ｂおよび内ヒートシンク９における各放熱フィン９ｂは、モジュールプレート３の中心（支持パイプ６の中心およびケース２の筒軸）から径方向に引いた各仮想直線に対して、斜め方向に交差するように配設されている。具体的には、各放熱フィン８ｂ，９ｂは、上記仮想直線に対して４０°〜８０°の範囲内の角度（例えば４５°）を以って交差するよう配設されている。

なお、内ヒートシンク９においても、隣り合う放熱フィン９ｂ同士の間に隙間９ｃが設けられており、放熱フィン９ｂの形成数は、外ヒートシンク８における放熱フィン８ｂの形成数と同じである。
本実施の形態においては、外ヒートシンク８および内ヒートシンク９は、放熱フィン８ｂ，９ｂを含め熱伝導率の高い材料（例えばアルミニウムなどの金属あるいはその合金）を用い形成されている。

（照明装置１が奏する効果）
本実施の形態に係る照明装置１では、モジュールプレート３の後方側主面に外ヒートシンク８と内ヒートシンク９とが設けられている。これにより、外ヒートシンク８と内ヒートシンク９とは、発光モジュール４に対してモジュールプレート３を介して熱結合された状態となっている。そして、外ヒートシンク８における放熱フィン８ｂおよび内ヒートシンク９における放熱フィン９ｂは、支持パイプ６の伸長方向に対して直交する方向の横断面において、モジュールプレート３の径方向に対して、各主面が斜め方向に配されている。

さらに、隣り合う放熱フィン８ｂ同士の間、および隣り合う放熱フィン９ｂｎ同士の間には、隙間８ｃ，９ｃが設けられており、当該隙間８ｃ，９ｃが、モジュールプレート３に開設された通気孔３ｃに合致する位置となるようになっている。このため、図６に示すように、照明装置１においては、その発光駆動時において、発光モジュール４で発生した熱は、主にケース２内の外ヒートシンク８および内ヒートシンク９へと伝達され、通気孔３ｃおよび通気孔２ｃを通じて挿通する空気（Ｆｌｏｗ１、Ｆｌｏｗ２）により外部へと放出される。

図６の矢印で示すように、外ヒートシンク８および内ヒートシンク９の各放熱フィン８ｂ，９ｂを斜め配置とすることで、空気の流れがよくなり、効率的に放熱がなされる。また、放熱フィン８ｂ，９ｃを斜め配置とすることにより、装置の大型化を抑制することができ高いスペース効率を実現することもできる。
（放熱フィン８ｂ，９ｂの角度と放熱特性）
放熱フィン８ｂ，９ｃの配置角度（交差角度）と放熱特性の関係について、図７および図８を用い説明する。なお、以下では、外ヒートシンク８の放熱フィン８ｂを例に採り、確認をしている。

図７（ａ）に示すように、幅がＷ、高さがＨの放熱フィン８ｂを一枚用いた。ここで、幅Ｗ＝２４ｍｍであり、高さＨ＝４０ｍｍとした。また、放熱フィン８ｂは、板厚１．５ｍｍのアルミニウム板を用い形成した。
次に、図７（ｂ）に示すように、モジュールプレート３の中心Ａｘ₃と、放熱フィン８ｂの幅方向中心とを通る仮想直線Ｌ₁を引いたとき、仮想直線Ｌ₁と放熱フィン８ｂの主面とがなすフィン角度（交差角度）をθとする。確認実験では、フィン角度θについて、１０°、２０°、３０°、４０°、４５°、５０°、６０°、７０°、８０°、９０°と変えて、放熱量を測定した。そして、フィン角度θ＝４５°のときの放熱量に対する相対値を図８に示す。

図８では、横軸に放熱フィン８ｂの角度θをとり、縦軸に放熱量相対値をとった。図８より、フィン放熱量Ｑとフィン角度θとは、次の関係を満たす。
［数１］ Ｑ＝ｆ₁（θ^0.25）
図８より、フィン角度θが小さければ小さいほど、放熱量が大きいことが分かる。換言すると、図７（ｂ）に示す仮想直線Ｌ₁に主面が沿うように、放熱フィン８ｂを配置することが放熱量という観点からは好ましいことが分かる。

（放熱フィン８ｂ，９ｂの角度と枚数）
上述のように、本実施の形態では、外ヒートシンク８および内ヒートシンク９の各々において、一枚の板体の外周を切り起こして複数の放熱フィン８ｂ，９ｂを形成している。このため、外ヒートシンク８および内ヒートシンク９における外形サイズが決められている場合、放熱フィン８ｂ，９ｂの角度θにより、外周に形成できる放熱フィン８ｂ，９ｂの枚数が規定されることになる。

図９に示すように、フィン角度をθ、放熱フィン８ｂの主面の幅をＷ₀とする。このとき、Ｗ₁、Ｗ₂、Ｗ₃、Ｒは、次のように表すことができる
［数２］ Ｗ₁＝Ｗ₀ｓｉｎθ
［数３］ Ｒ＝Ｗ₀ｃｏｓθ
［数４］ Ｗ₂＝Ｒ／ｔａｎθ
［数５］ Ｗ₃＝Ｗ₁＋Ｗ₂
そして、（数５）に（数２）〜（数４）を代入することで、次式が得られる。
［数６］ Ｗ₃＝Ｗ₀／ｓｉｎθ
さらに、ある任意の長さの外周において、切り起こしを前提として形成可能な放熱フィン８ｂの枚数Ｎについては、放熱フィン８ｂが直線上に配置されていると近似すると、次式の関係で示すことができる。
［数７］ Ｎ=１／Ｗ₃
即ち、（数７）に（数６）を代入すると、次式の関係を満たす。
［数８］ Ｎ＝ｆ₂（ｓｉｎθ）
そして、フィン角度θ＝４５°のときのフィン枚数を基準とした相対値を図１０に示す。

図１０に示すように、フィン枚数Ｎの相対値は、フィン角度θに比例して変化する。なお、フィン角度θ＝０°のときには、外周の長さを放熱フィン８ｂの高さＨで除した値が実際の形成枚数Ｎとなり、フィン角度θ＝９０°のときには、外周の長さを放熱フィン８ｂの幅Ｗで除した値が実際の形成枚数Ｎとなる。
（フィン枚数Ｎを加味した時のフィン放熱量）
図８と図１０の各フィン角度θにおける相対値同士を掛け合わせた結果を図１１に示す。

図１１に示すように、フィン角度θ＝４５°のときを“１．０００”とした際の相対値においては、フィン角度θ＝６０°をピークとする曲線となる。そして、フィン角度θが４０°以上８０°以下の範囲において、放熱特性が高くなることが分かる。
本実施の形態では、外ヒートシンク８における放熱フィン８ｂおよび内ヒートシンク９における放熱フィン９ｂのフィン角度θを、一例として４５°としたが、４０°以上８０°以下の範囲であれば、高い放熱効率を得ることができる。特に、４５°以上８０°以下で相対値が“１．０００”を超え、５５°以上７０°以下の範囲とすることも好ましい。

［変形例］
上記実施の形態に係る照明装置１では、ケース２の内方に２つのヒートシンク（外ヒートシンク８、内ヒートシンク９）を備える構成としたが、ケース２の内方に配設するヒートシンクの数については、一つであってもよいし、三つ以上とすることもできる。また、図４などに示すように、照明装置１では、外ヒートシンク８における放熱フィン８ｂの高さが、内ヒートシンク９の放熱フィン９ｂの高さに比べて低い構成を採用したが、ヒートシンクにおける放熱フィンの高さについては、ケース２の形状やヒートシンクからの放熱量などを勘案して適宜規定することが可能である。

また、図４などに示すように、照明装置１では、外ヒートシンク８における放熱フィン８ｂの枚数と、内ヒートシンク９における放熱フィン９ｂの枚数とが同じである構成としたが、互いの放熱フィンの構成枚数を変えてもよい。例えば、外ヒートシンクにおける放熱フィンの枚数を、内ヒートシンクにおける放熱フィンの枚数よりも多くしてもよいし、その逆でもよい。

また、上記実施の形態に係る照明装置１では、各ヒートシンク８，９における放熱フィン８ｂ，９ｂについて、平板状としたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、放熱フィンの幅方向中心を通り、その高さ方向に通る軸芯を仮定するとき、高さ方向の下部から上部に向けて前記軸芯周りに回転した形状の放熱フィンを採用することもできる。この場合においては、モジュールプレート３側の根元部分の配置角度（交差角度）を、上記フィン角度θとすることにより、上記効果を得ることができる。

また、上記実施の形態に係る照明装置１では、外ヒートシンク８および内ヒートシンク９の各放熱フィン８ｂ，９ｂについて、高さ方向に幅が同じである矩形状としたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、モジュールプレート３側の根元部分から高さ方向の上部へ行くほど、主面の幅が小さくなるような台形形状あるいは三角形状の放熱フィンとすることもできる。

また、上記実施の形態に係る照明装置１では、モジュールプレート３に開設した通気孔３ｃの位置に対して、放熱フィン８ｂ間の隙間８ｃの位置が合致するように外ヒートシンク８の形態および配置を規定したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、図５に示す形態から、外ヒートシンク８について、モジュールプレート３の通気孔３ｃの半ピッチ分だけ回転させた形態とすることもできる。

また、上記実施の形態に係る照明装置１では、支持パイプ６に対して内ヒートシンク９の放熱フィン９ｂが離間した状態としたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、内ヒートシンク９の放熱フィン９ｂの少なくとも一部が支持パイプ６の外周部分に当接し、あるいは固定されることで、熱結合された形態を採用することもできる。これにより、放熱フィン９ｂの熱の一部を支持パイプ６へも逃がすことができ、放熱特性の向上を図ることも可能である。

また、上記実施の形態に係る照明装置１では、ＣＯＢタイプのＬＥＤが実装されてなる発光モジュール４を備える構成を採用したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、ＳＭＤ（表面実装）タイプのＬＥＤが実装されてなる発光モジュールを採用することもできる。
また、上記実施の形態に係る照明装置１では、半導体発光素子の一例としてＬＥＤを採用したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、半導体発光素子として、ＬＤ（レーザダイオード）や、ＥＬ素子などを採用することも可能である。また、照明装置における発光モジュールの数についても、上記実施の形態に係る照明装置１では、一例として６個としたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、１個あるいは２個から５個の発光モジュールを備える構成とすることもできるし、７個以上の発光モジュールを備える構成とすることもできる。

また、上記実施の形態に係る照明装置１では、モジュールプレート３、支持パイプ６、ケース２などについて、発光モジュール４の熱を高効率に放熱することを目的として、アルミニウムあるいはその合金などの金属材料から構成されることとしたが、本発明は、これに限定されるものではない。放熱量との関係で許容されるのであれば、樹脂材料などを採用することもできる。

また、上記実施の形態に係る照明装置１では、支持パイプ６について、直管状のパイプとしたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、途中で曲折された支持パイプとすることや、長さ方向の中間部分などにボールジョイントを介挿させておき、光の照射方向を調整できる構成とすることもできる。また、フレキシブルパイプなどを採用することも考えられる。

［本発明の態様についてのまとめ］
本発明に係る一態様に係る照明装置は、半導体発光素子と、基台と、ヒートシンクと、ケースとを備える。
基台は、板状をしており、一方の面上に半導体発光素子が配されている。ヒートシンクは、基台の他方の面上に配されている。半導体発光素子とヒートシンクとは、基台をその厚み方向に挟んで熱結合された状態となる。ケースは、筒状をし、筒内方にヒートシンクを収納した状態で、基台により一方の開口が封口されている。

本発明の一態様に係る照明装置では、ケースおよび基台の各々には、ヒートシンクが収納されたケースの内方空間に対して連通する通気孔が開けられている。また、ヒートシンクは、基台の他方の面に対して立設され、ケースの筒軸を取り囲むように配された複数のフィンを有する。そして、複数のフィン各々は、ケースの筒軸に対して直交する横断面において、筒軸と当該フィンの幅方向の中心とを通る仮想直線に対して、主面における少なくとも基台側の根元部分が斜め方向に交差するよう配されている。

上記態様に係る照明装置では、ケースおよび基台に通気孔が開けられている。このため、ケースの内方空間に収納されたヒートシンクに対して外気が流通する。よって、半導体発光素子で生じた熱が、ヒートシンクを介して高効率に放熱される。
また、上記態様に係る照明装置では、ヒートシンクにおける隣接するフィン同士の間の隙間を、上記ケースおよび基台の通気孔から導入された外気が通過する。これより、複数のフィンに伝達された熱が通過する外気に放出される。よって、これによっても、本態様に係る照明装置では、高効率に放熱がなされる。

また、上記態様に係る照明装置では、複数のフィンの各々において、各々の主面における少なくとも基台側の根元部分が上記仮想直線に対して斜め方向に交差するように配されている。これにより、当該フィンの配置により、仮想直線に沿った方向にフィンの主面を配する場合よりも、フィンの配設のための占有面積を小さく抑えることができる。また、仮想直線に対して直交する方向にフィンの主面を配する場合に比べて、同じ周長でのフィンの配置数を多くすることができる。よって、本態様に係る照明装置では、高効率での放熱が可能であるとともに、スペース効率を高くすることができる。

以上より、上記態様に係る照明装置では、半導体発光素子で生じる熱を高効率に放熱することができるとともに、大型化を抑制することができる。
また、本発明に係る一態様に係る照明装置は、発光駆動時に前記発光素子から発せられる熱量のうち、各フィンからの放熱量をＱ、前記仮想直線に対する各フィンの上記交差角度をθとするとき、Ｑ＝ｆ₁（θ^0.25）の関係に基づき、上記交差角度θが規定されている。このように、各フィンの配置角度（交差角度）を上記関係式に基づき規定することにより、各フィンにおける放熱効率を高くすることができる。

また、本発明に係る一態様に係る照明装置は、ヒートシンクにおいて、複数のフィンが、一枚の板体の外周部を切り起こすことにより形成されており、ヒートシンクにおけるフィンの形成枚数をＮとするとき、上記関係式に加え、Ｎ＝ｆ₂（ｓｉｎθ）の関係にも基づき、上記交差角度θが規定されている。このように各フィンの配置角度（交差角度）θを規定することにより、ヒートシンクにおける複数のフィン全体での放熱効率を高くすることができる。また、板体の外周部を切り起こすことによって複数のフィンを形成する場合にも、高いスペース効率も実現することができる。

また、本発明に係る一態様に係る照明装置は、具体的に、交差角度θが、４０°以上８０°以下の範囲内に規定されている。発明者等が上記関係式に基づいて検討した結果、交差角度θを上記範囲とすることが、放熱効率およびスペース効率の両観点から望ましいことを究明した。なお、交差角度θについては、複数のフィン全てで同じ角度とすること、および配置の方向を揃えることもできる。また、交差角度θについては、製造の容易性なども加味して、例えば、４５°とすることなどもできる。

また、本発明に係る一態様に係る照明装置は、基台の上記他方の面上におけるヒートシンクが配された領域よりも筒軸側に、第２ヒートシンクが設けられている。第２ヒートシンクについても、基台の上記他方の面に対して立設され、ケースの筒軸を取り囲むように配された複数のフィンを有する。そして、第２ヒートシンクにおける複数のフィンについても、隣り合うフィン同士の間に間隙をあけて配されている。このように複数のフィンを有する第２ヒートシンクを設けることにより、さらに放熱効率の向上を図ることができる。

また、本発明に係る一態様に係る照明装置は、第２ヒートシンクにおける複数のフィンの各々も、ケースの筒軸を通る仮想直線に対して、主面における少なくとも基台側の根元部分が斜め方向に交差するよう配されている。このように、第２ヒートシンクにおける複数のフィンについても、上記のように斜め方向に交差するよう配置することで、上述と同様に、放熱効率の向上を図ることができる。なお、第２ヒートシンクにおける各フィンの配置角度（交差角度）についても、上記関係式に基づき規定することで、同様の効果を得ることができる。

１．照明装置
２．ケース
２ｃ．通気孔
３．モジュールプレート
３ａ．嵌合孔
３ｃ．通気孔
４．発光モジュール
５．カバー
６．支持パイプ
７．取付部
８．外ヒートシンク
８ｂ．放熱フィン
８ｃ．隙間
９．内ヒートシンク
９ｂ．放熱フィン
９ｃ．隙間

Claims (6)

1. 半導体発光素子と、
   一方の面上に前記半導体発光素子が配された板状の基台と、
   前記基台の他方の面上に配されたヒートシンクと、
   筒状をし、当該筒の内方に前記ヒートシンクを収納した状態で、前記基台により一方の開口が封口されたケースと、
   を備え、
   前記ケースおよび前記基台の各々には、前記ヒートシンクが収納された前記ケースの内方空間に対して連通する通気孔が開けられており、
   前記ヒートシンクは、前記基台の他方の面に対して立設され、前記ケースの筒軸を取り囲むように配された複数のフィンを有し、
   前記複数のフィンの各々は、前記ケースの筒軸に対して直交する横断面において、前記筒軸と当該フィンの幅方向の中心とを通る仮想直線に対して、主面における少なくとも前記基台側の根元部分が斜め方向に交差するよう配されている
   ことを特徴とする照明装置。
2. 発光駆動時に前記発光素子から発せられる熱量のうち、各フィンからの放熱量をＱ、前記仮想直線に対にて、前記各フィンにおける前記主面の根元部分が交差する角度をθとするとき、
   Ｑ＝ｆ₁（θ^0.25）
   の関係に基づき、前記角度θが規定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記ヒートシンクでは、前記複数のフィンが、一枚の板体の外周部を切り起こすことにより形成されており、
   前記ヒートシンクにおける前記フィンの枚数をＮとするとき、
   前記Ｑとθとの関係に加え、
   Ｎ＝ｆ₂（ｓｉｎθ）
   の関係にも基づき、前記角度θが規定されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記角度θは、４０°以上８０°以下の範囲内に規定されている
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の照明装置。
5. 前記基台の他方の面上における前記ヒートシンクが配された領域よりも前記筒軸側には、第２ヒートシンクが設けられており、
   前記第２ヒートシンクも、前記基台の他方の面に対して立設され、前記ケースの筒軸を取り囲むように配された複数のフィンを有し、
   前記第２ヒートシンクにおける前記複数のフィンも、隣り合うフィン同士の間に間隙をあけて配されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の照明装置。
6. 前記第２ヒートシンクにおける前記複数のフィンの各々も、前記ケースの筒軸を通る仮想直線に対して、主面における少なくとも前記基台側の根元部分が斜め方向に交差するよう配されている
   ことを特徴とする請求項５に記載の照明装置。

Images