JP2016162725A

JP2016162725A - 照明装置

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Publication number: JP2016162725A
Application number: JP2015043479A
Authority: JP
Inventors: 翔山口; Sho Yamaguchi; 秀夫西内; Hideo Nishiuchi
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2015-03-05
Filing date: 2015-03-05
Publication date: 2016-09-05
Also published as: US20160258610A1; CN105937731A

Abstract

【課題】放熱性の向上を図ることができる高性能の照明装置を提供する。【解決手段】実施形態に係る照明装置は、光源と、反射体と、伝熱部材と、を備えている。前記光源は、発光素子を有する。前記反射体は、前記光源を囲むように設けられる。前記伝熱部材は、前記反射体の外側に設けられる。前記伝熱部材は、前記反射体に熱的に接合される。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、照明装置に関する。

光源に発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を用いた投光器などの照明装置が実用化されている。光源に発光ダイオードを用いた照明装置は、寿命が長く、また、消費電力も少なくすることができる。しかしながら、このような照明装置においては、光源等において発生した熱の放熱性の向上が求められている。

特開２０１４−８６１５９号公報

本発明の実施形態は、放熱性の向上を図ることができる高性能の照明装置を提供する。

本発明の実施形態によれば、光源と、反射体と、伝熱部材と、を備える照明装置が提供される。前記光源は、発光素子を有する。前記反射体は、前記光源を囲むように設けられる。前記伝熱部材は、前記反射体の外側に設けられる。前記伝熱部材は、前記反射体に熱的に接合される。

本実施形態に係る照明装置の模式的斜視図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本実施形態に係る照明装置の模式図である。本実施形態の照明装置の内部を示す図である。本実施形態の照明装置の一部を示す図である。本実施形態の照明装置の一部を示す図である。本実施形態の照明装置の一部の別の形態を示す図である。本実施形態の照明装置の一部の別の形態を示す図である。本実施形態の照明装置の一部の別の形態を示す図である。本実施形態の照明装置の一部の別の形態を示す図である。図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、照明装置の放熱性を示す図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

本明細書において、「熱的に接合する」とは、対象となる要素間において、熱伝導、対流、輻射（放射）の少なくともいずれかにより熱が伝わることを意味する。また、熱的な接合は、対象となる要素同士が互いに接している状態に限らず、対象となる要素間に別の要素が介在している状態でも良い。なお、要素同士の接触状態及び非接触状態のいずれにおいても、熱的な接合は、対象となる要素の領域全域において行われる必要はなく、少なくとも一部において行われるようにすれば良い。

本願明細書において、「に設けられる」とは、直接接して設けられる場合の他に、間に別の要素が挿入されて設けられる場合も含む。また、「対向して設けられる」とは、上または下に直接接して設けられる場合の他に、間に別の要素が挿入されて設けられる場合も含む。

図１は、本実施形態に係る照明装置の模式的斜視図である。
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本実施形態に係る照明装置の模式図である。
図３は、本実施形態の照明装置の内部を示す図である。
図４は、本実施形態の照明装置の一部を示す図である。
図５は、本実施形態の照明装置の一部を示す図である。
図２（ａ）は、照明装置１の側面図である。図２（ｂ）は、光源側から見た照明装置１の正面図である。図３は、照明装置１の側面から見た本体部の内部を示す図である。図４は、光源の近傍に配置された部材の拡大図である。図５は、図４の断面図である。また、図５の矢印ａ１〜ａ３は、熱が伝わる方向を示している。

図１及び図２に表すように、照明装置１には、本体部１０と、電源部２０と、取付部３０と、が設けられている。例えば、本実施形態の照明装置１は、看板等を照明したり、建物を演出照明したりするための投光器等に使用される。また、照明装置１を複数配置して、球技場等の照明設備に使用しても良い。

図３から図５に表すように、本体部１０は、筐体１１と、光源１２と、反射体１３（リフレクタ）と、放熱部材１４と、伝熱部材１５と、カバー体１６と、を有する。光源１２からカバー体１６に向かう方向が光の照射方向である。

筐体１１は、例えば、アルミニウム又はアルミダイカスト等の放熱性に優れた材料から形成することができる。筐体１１は、底面部１１ａと、側壁部１１ｂと、複数の放熱フィン１１ｃと、を有する。

底面部１１ａは、例えば、金属を含む略円形状の平板によって形成される。底面部１１ａは、第１面１１ａ１及び第２面１１ａ２を有する。第２面１１ａ２は、第１面１１ａ１とは反対側の面である。また、底面部１１ａには、電源部２０と、光源１２とを電気的に接続するための配線孔（図示せず）が設けられている。

側壁部１１ｂは、底面部１１ａの第１面１１ａ１の周縁から光の照射方向に設けられている。側壁部１１ｂは、例えば、底面部１１ａの第１面１１ａ１の周縁に亘って連続する枠形状を有する。
底面部１１ａと側壁部１１ｂとに囲まれた領域内に、光源１２と、反射体１３と、放熱部材１４と、伝熱部材１５と、が設けられている。

複数の放熱フィン１１ｃは、底面部１１ａの第２面１１ａ２から光の照射方向と反対方向に延びている。複数の放熱フィン１１ｃは、例えば、第２面１１ａ２から突出して設けられている。図５の矢印ａ１に表すように、光源１２において発生した熱の一部が複数の放熱フィン１１ｃに伝わって、複数の放熱フィン１１ｃから外部に放出される。

光源１２は、底面部１１ａの第１面１１ａ１に設けられている。光源１２は、基板１２ａと、発光素子１２ｂと、波長変換部１２ｃと、を有している。光源１２は、波長変換部１２ｃ上に設けられた配光用のレンズを有しても良い。

光源１２の数は、任意であり、照明装置１の用途や発光素子１２ｂの大きさ等に応じて決めることができる。本実施形態では、光源１２の数は７つであって、各光源１２において、発光素子１２ｂ及び波長変換部１２ｃが基板１２ａ上に設けられている。

光源１２としては、基板１２ａに発光素子１２ｂを直接実装したＣＯＢ（Chip On Board）方式を用いることができる。光源１２として、複数のＳＭＤ(Surface Mount Device)タイプの光源部品を基板１２ａに実装したものを用いても良い。

基板１２ａは、絶縁性を有し、熱膨張が少なく、また、放熱性および耐熱性に優れた材料から形成することができる。基板１２ａは、例えば、セラミックス、金属、セラミックスと金属(例えば、銅合金など)との複合セラミックス、ガラスエポキシなどを基材として形成することができる。セラミックスとしては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ_２）、ジルコン（ＺｒＳｉＯ_４）などを例示することができる。ただし、基板１２ａの材料は例示をしたものに限定されるわけではない。

基板１２ａは、例えば、接合部１７ａを介して放熱部材１４に設けられている。基板１２ａと放熱部材１４の一部とを接合する接合部１７ａは、例えば、金属材料を含む接合剤である。接合部１７ａは、熱伝導性を有する金属接合剤、例えば、鉛（Ｐｂ）と錫（Ｓｎ）の合金はんだである。接合部１７ａとして、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）が含まれる鉛フリーはんだ等を用いても良い。
また、基板１２ａは、例えば、ネジ１８ａによってその端部を固定することで放熱部材１４に取り付けられる。

発光素子１２ｂは、例えば、発光ダイオード、有機発光ダイオード、レーザダイオードなどのいわゆる自発光素子とすることができる。発光素子１２ｂは、基板１２ａに設けられている。発光素子１２ｂとしては、接続側の面に設けられたバンプ（突起）を介して実装（フリップチップ実装）する素子や、ワイヤボンディング法を用いて実装する素子を用いることができる。
また、基板１２ａに設けられる発光素子１２ｂの数は、任意であり、照明装置１の用途などに応じて決めることができる。例えば、光源１２としてＣＯＢ方式を用いた場合、基板１２ａに実装された複数の発光素子１２ｂをワイヤボンディング法によって直列に電気的に接続することができる。

波長変換部１２ｃは、発光素子１２ｂに設けられている。波長変換部１２ｃは、例えば、発光素子１２ｂを覆うように設けられている。波長変換部１２ｃは、発光素子１２ｂから照射された一次光により励起される蛍光体を含んでいる。
波長変換部１２ｃは、例えば、透光性を有する有機物や無機物の中に粒子状の蛍光体を分散させたものとすることができる。例えば、波長変換部１２ｃは、シリコーンを主成分とする樹脂などに粒子状の蛍光体を分散させたものとすることができる。

波長変換部１２ｃに含まれる蛍光体は、例えば、ケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、燐（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）、イットリウム（Ｙ）、アルカリ土類元素、硫化物元素、希土類元素、窒化物元素からなる群から選択される少なくとも１種の元素が含まれたものとすることができる。

例えば、発光素子１２ｂが青色発光ダイオード、蛍光体層に含まれる蛍光体が黄色の蛍光を発するものである場合には、発光素子１２ｂから照射された青色の光により、蛍光体から黄色の蛍光が放射される。そして、青色の光と黄色の光が混ざり合うことで、白色の光が光源１２から照射される。なお、蛍光体は黄色の蛍光を発するものに限定されるわけではなく、照明装置１の用途などに応じて所望の発光色が得られるように適宜変更することができる。

反射体１３は、光源１２を囲むように設けられている。本実施形態のように、７つの光源１２が設けられている場合、各光源１２を囲むように７つの反射体１３が設けられている。例えば、反射体１３の形状は、光源１２からカバー体１６に向かう方向に対して垂直な平面に投影したときに円環状であって、光源１２側からカバー体１６側へと徐々に大きくなる放物面状である。また、反射体１３の形状は、例えば、両端が開口した円筒状等の筒状であって、反射体１３の開口１３ｏ１内に光源１２が設けられている。

反射体１３は、例えば、鏡面反射性を有する。例えば、反射体１３の内壁面（反射面）に銀（Ａｇ）又はアルミニウム（Ａｌ）等のシートを設けることで、反射体１３は鏡面反射性を有する。反射体１３が鏡面反射性を有していると、光源１２から照射された光が内壁面によって鏡面反射される。また、反射体１３は、拡散反射性を有しても良い。例えば、反射体１３の内壁面に、微細な凹凸構造、又は、酸化マグネシウム等の白色拡散反射塗料を設けることで、反射体１３は拡散反射性を有する。反射体１３が拡散反射性を有していると、光源１２から照射された光が内壁面によって拡散反射される。

反射体１３のカバー体１６側の端部１３ｔ１には突出部１３ｐが設けられている。前述したように、反射体１３の形状が円環状である場合、突出部１３ｐは、光源１２からカバー体１６に向かう方向に略垂直方向に円周に沿って設けられている。例えば、反射体１３の突出部１３ｐと、筐体１１の底面部１１ａ及び側壁部１１ｂの少なくとも一方と、が固定部材（図示せず）等で連結することで、反射体１３は、筐体１１内に収容され固定される。

反射体１３の光源１２側の端部１３ｔ２は、光源１２の基板１２ａに直接接触していない。例えば、端部１３ｔ２と、基板１２ａと、の間には間隙が設けられている。これにより、反射体１３から光源１２を絶縁させることができる。端部１３ｔ２と、基板１２ａと、の間にシリコン（Ｓｉ）等のシートが設けられても良い。端部１３ｔ２と、基板１２ａと、の間にシートを設けると、反射体１３から光源１２を絶縁し、端部１３ｔ２及び基板１２ａの間からの光漏れを抑制することができる。

また、基板１２ａに端部１３ｔ２を直接接触させないことによって、反射体１３が外部からの振動や衝撃を受けた場合、反射体１３から光源１２に振動や衝撃が伝わり難くなる。これにより、光源１２を振動や衝撃から保護することができる。

放熱部材１４は、筐体１１の底面部１１ａと、光源１２の基板１２ａと、の間に設けられている。放熱部材１４は、例えば、矩形状を有する。放熱部材１４は、例えば、ヒートスプレッダであって、発熱体である光源１２と、放熱器である放熱フィン１１ｃと、の間に位置することで放熱フィン１１ｃにおける放熱効率を高めることができる。

放熱部材１４は、熱伝導率の高い材料から形成することができる。放熱部材１４は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）などの純金属および合金から形成することができる。ただし、これらに限定されるわけではなく窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ_２）などの熱伝導率の高い無機材料、高熱伝導性樹脂などの有機材料などから形成することもできる。

放熱部材１４は、例えば、接合部１９を介して筐体１１の底面部１１ａ（第１面１１ａ１）に設けられている。放熱部材１４と底面部１１ａを接合する接合部１９は、例えば、金属材料を含む接合剤である。接合部１９は、例えば、銀や銅を含むシリコーン等のグリスである。
また、放熱部材１４は、例えば、ネジ１８ｂによってその端部を固定することで底面部１１ａに取り付けられる。

カバー体１６は、筐体１１に取り付けられている。例えば、側壁部１１ｂの凹状の端部にカバー体１６の外縁を嵌合させることで、カバー体１６が筐体１１に取り付けられる。本体部１０は、筐体１１にカバー体１６を取り付けることで、所望の配光角によって照射可能な照明装置（例えば、狭角形投光器、中角形投光器、又は広角形投光器）として機能する。

カバー体１６は、反射体１３の開口１３ｏ２を覆っている。反射体１３の開口１３ｏ２がカバー体１６によって覆われることで、外部からの振動や衝撃から開口１３ｏ１内に設けられた光源１２が保護される。

カバー体１６は、反射体１３に熱的に接合していても良い。例えば、カバー体１６は、反射体１３の端部１３ｔ１に接触することができる。端部１３ｔ１にカバー体１６を接触させることで、反射体１３に伝わった熱が熱伝導によりカバー体１６に伝わり、カバー体１６から外部に放出される。また、カバー体１６は、反射体１３の端部１３ｔ１及び突出部１３ｐの両方に接触していても良い。端部１３ｔ１及び突出部１３ｐの両方にカバー体１６を接触させることで、反射体１３とカバー体１６との接触面積を増やすことができるので、熱がカバー体１６から放出され易くなる。

カバー体１６は、例えば、光透過性のガラス等によって形成される。例えば、カバー体１６は、ガラス板である。カバー体１６には、外部からの振動や衝撃から光源１２を保護し、反射体１３からの熱を放出できるいずれの材料を用いることができる。

電源部２０は、光源１２に電源を供給する。例えば、電源部２０は、本体部１０及び取付部３０の少なくとも一方に取り付けられて固定される。電源部２０は、本体部１０や取付部３０に固定されていなくても良い。
取付部３０は、筐体１１を構造物等の被取付部（図示せず）に取り付ける部材である。

以下、伝熱部材１５について詳細に説明する。

伝熱部材１５は、放熱部材１４に設けられている。放熱部材１４が矩形状を有する場合、伝熱部材１５は、放熱部材１４の対向する２辺に沿って放熱部材１４上に配置され、光源１２からカバー体１６に向かう方向に立設している。

伝熱部材１５は、例えば、板状を有する。伝熱部材１５が板状を有する場合、伝熱部材１５の反射体１３側の端部１５ｔ１は、一方の側面から見た場合に傾斜を有する形状であって、他方の側面から見た場合に円弧を有する形状である。伝熱部材１５の放熱部材１４側の端部１５ｔ２は、一方の側面及び他方の側面のいずれから見た場合にも直線を有する形状である。ここで、一方の側面とは、他方の側面に対して垂直に位置する側面である。
また、端部１５ｔ１の形状は、光源１２からカバー体１６に向かう方向に対して垂直な平面に投影したときに台形状を有する。端部１５ｔ２の形状は、光源１２からカバー体１６に向かう方向に対して垂直な平面に投影したときに矩形状を有する。

伝熱部材１５は、熱伝導率の高い材料から形成することができる。伝熱部材１５は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）などの純金属および合金から形成することができる。ただし、これらに限定されるわけではなく窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ_２）などの熱伝導率の高い無機材料、高熱伝導性樹脂などの有機材料などから形成することもできる。

伝熱部材１５は、例えば、ヒートパイプを用いて形成することができる。ヒートパイプは、アルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）等の合金によって形成されるパイプ中に、作動液として揮発性の液体を封入したものである。高温側で暖められた流体は、蒸発し低温側へ移動して凝縮される。凝縮された流体は、毛細管作用によって高温側へ戻る。このようなサイクルで高温側から低温側へ熱を移動させる。

伝熱部材１５は、例えば、接合部１７ｂによって端部１５ｔ２を放熱部材１４の一部に接合することによって、放熱部材１４上に設けられている。伝熱部材１５の端部１５ｔ２と放熱部材１４の一部とを接合する接合部１７ｂは、例えば、金属材料を含む接合剤である。接合部１７ｂは、熱伝導性を有する金属接合剤、例えば、鉛（Ｐｂ）と錫（Ｓｎ）の合金はんだである。接合部１７ｂとして、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）が含まれる鉛フリーはんだ等を用いても良い。また、接合部１７ｂを用いて、伝熱部材１５の端部１５ｔ１と反射体１３の一部とを接合しても良い。

伝熱部材１５は、反射体１３及び放熱部材１４に熱的に接合している。例えば、伝熱部材１５の端部１５ｔ１が反射体１３の一部（例えば、外壁面の一部）に接触し、伝熱部材１５の端部１５ｔ２が放熱部材１４の一部に接合部１７ｂを介して接触している。これにより、図５の矢印ａ２、ａ３に表すように、光源１２おいて発生した熱の一部は、熱伝導によって、放熱部材１４から伝熱部材１５に伝えられた後、伝熱部材１５から反射体１３に伝えられる。

例えば、伝熱部材１５と反射体１３の端部１３ｔ２との間の距離は、伝熱部材１５と反射体１３の端部１３ｔ１との間の距離より短い。このように伝熱部材１５を設けると、光源１２と伝熱部材１５との間の距離を短くして、伝熱部材１５に熱を伝わり易くすることができる。これにより、反射体１３側からの放熱性の向上を図ることができる。
ここで、要素間の距離とは、対象となる要素間において、いずれかの座標軸の方向における距離を意味する。例えば、光源１２からカバー体１６に向かう方向をＺ軸方向とした場合、要素間の距離は、Ｚ軸方向の距離に相当する。また、要素間の距離は、光源１２からカバー体１６に向かう方向に垂直な方向（つまり、Ｘ軸方向又はＹ軸方向）の距離に相当する。

前述したように、伝熱部材１５は、放熱部材１４の対向する２辺に沿って放熱部材１４上に配置され、光源１２からカバー体１６に向かう方向に立設している。また、伝熱部材１５は、板状を有し、反射体１３及び放熱部材１４に熱的に接合している。
このように照明装置１に伝熱部材１５を設けると、光源１２おいて発生した熱の一部は、熱伝導によって、放熱部材１４から伝熱部材１５に伝えられた後、伝熱部材１５から反射体１３に伝えられる。これにより、反射体１３側からの放熱性の向上を図ることができる。

伝熱部材１５は、前述したような配置や形状等に限らず、反射体１３に熱量を伝えて放熱させる種々の配置や形状等を採用することができる。
以下、伝熱部材１５の配置や形状等について別の形態を示す。

図６は、本実施形態の照明装置の一部の別の形態を示す図である。
図７は、本実施形態の照明装置の一部の別の形態を示す図である。
図８は、本実施形態の照明装置の一部の別の形態を示す図である。
図９は、本実施形態の照明装置の一部の別の形態を示す図である。
図６から図９のいずれも、図４に表すような、光源の近傍に配置された部材の拡大図である。

図６に表すように、伝熱部材１１５は、放熱部材１４が矩形状を有する場合、放熱部材１４の４辺に沿って放熱部材１４上に配置され、光源１２からカバー体１６に向かう方向に立設している。また、伝熱部材１１５は、端部１１５ｔ１において反射体１３の一部に接触し、端部１１５ｔ２において放熱部材１４の一部に接合部１７ｂを介して接触するように設けられている。また、伝熱部材１１５は、板状を有する。

本実施形態のように、放熱部材１４の４辺に沿って放熱部材１４上に伝熱部材１１５を配置すると、伝熱部材１１５の端部１１５ｔ１、１１５ｔ２と反射体１３及び放熱部材１４との接触面積を増やすことができる。伝熱部材１１５の端部１１５ｔ１、１１５ｔ２と、反射体１３及び放熱部材１４とが熱的に接合される比率が高くなる。これにより、光源１２おいて発生した熱の一部が、熱伝導によって、伝熱部材１１５を介して放熱部材１４から反射体１３に伝わり易くなる。

伝熱部材１１５は、放熱部材１４の１辺または３辺に沿って放熱部材１４上に配置されても良い。つまり、伝熱部材１１５は、放熱部材１４の少なくとも１辺に沿って放熱部材１４上に配置されていれば良い。また、伝熱部材１１５は、放熱部材１４の辺に沿って配置されていなくても良い。例えば、伝熱部材１１５は、基板１２ａの周縁と放熱部材１４の周縁との間に少なくとも１つ配置することができる。

図７に表すように、伝熱部材２１５は、放熱部材１４が矩形状を有する場合、放熱部材１４の全周に沿って放熱部材１４上に配置され、反射体１３の一部を囲むように設けられている。また、伝熱部材２１５は、端部２１５ｔ１において反射体１３の一部に接触し、端部２１５ｔ２において放熱部材１４の一部に接合部１７ｂを介して接触するように設けられている。

伝熱部材２１５は、例えば、環状体である。反射体１３の一部は、環状体の開口内に設けられている。また、伝熱部材２１５の端部２１５ｔ１は、光源１２からカバー体１６に向かう方向に対して垂直な平面に投影したときに円環状を有する。伝熱部材２１５の端部２１５ｔ２は、光源１２からカバー体１６に向かう方向に対して垂直な平面に投影したときに四角環状を有する。

本実施形態のように、反射体１３の一部を囲むように、放熱部材１４の全周に沿って放熱部材１４上に伝熱部材２１５を配置すると、伝熱部材２１５の端部２１５ｔ１、２１５ｔ２と反射体１３及び放熱部材１４との接触面積を増やすことができる。伝熱部材２１５の端部２１５ｔ１、２１５ｔ２と、放熱部材１４及び反射体１３とが熱的に接合される比率が高くなる。これにより、光源１２おいて発生した熱の一部が、熱伝導によって、伝熱部材２１５を介して放熱部材１４から反射体１３に伝わり易くなる。

伝熱部材１５の形状は、前述した形状に限らず、伝熱部材１５は、種々の形状を用いて形成することができる。例えば、図８に表すように、伝熱部材３１５は、円柱状を有することができる。このような場合、例えば、伝熱部材３１５は、矩形状の放熱部材１４の対向する２辺に沿って放熱部材１４上に配置され、光源１２からカバー体１６に向かう方向に立設している。また、伝熱部材３１５は、端部３１５ｔ１において反射体１３の一部に接触し、端部３１５ｔ２において放熱部材１４の一部に接合部１７ｂを介して接触するように設けられている。

また、図９に表すように、伝熱部材４１５は、四角柱状を有しても良い。このような場合、例えば、伝熱部材４１５は、矩形状の放熱部材１４の対向する２辺に沿って放熱部材１４上に配置され、光源１２からカバー体１６に向かう方向に立設している。また、伝熱部材４１５は、端部４１５ｔ１において反射体１３の一部に接触し、端部４１５ｔ２において放熱部材１４の一部に接合部１７ｂを介して接触するように設けられている。伝熱部材４１５は、四角柱状以外の多角柱状を有しても良い。

図６から図９のように、伝熱部材１５の配置や形状等について種々の形態が示された。この他にも、光源１２からカバー体１６に向かう方向に対して垂直方向における伝熱部材１５の幅を、放熱部材１４から反射体１３に向かうに従って徐々に減少させるように、伝熱部材１５を設けることができる。

本実施形態の照明装置１において、伝熱部材１５は、反射体１３に熱的に接合するように設けられている。このように照明装置１に伝熱部材１５を設けると、反射体１３側からの放熱性の向上を図ることができる。これにより、照明装置１の放熱性の向上を図ることができる。

以下、上記のような条件を見出す基となった解析結果について説明する。

図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、照明装置の放熱性を示す図である。
図１０（ａ）〜図１０（ｃ）のいずれも、熱流体解析結果の温度コンター図である。図１０（ａ）〜図１０（ｃ）において、照明装置の本体部の温度分布が示されている。

図１０（ａ）〜図１０（ｃ）において、本体部の内部の温度分布が示されており、その内部は、図３の本体部の内部に対応する。また、温度分布は、モノトーン色の濃淡で表し、温度が高い程淡く、温度が低い程濃くなるように表示した。図１０（ａ）〜図１０（ｃ）の位置点Ａは、光源１２が位置する点又は部位を示している。図１０（ａ）〜図１０（ｃ）の位置点Ｂは、カバー体１６が位置する点又は部位を示している。温度範囲は、２５度から１００度の範囲である。
以下、図１０（ａ）から図１０（ｃ）における照明装置の本体部の構成について述べる。

図１０（ａ）から図１０（ｃ）において、本体部１０は、筐体１１と、光源１２と、反射体１３と、放熱部材１４と、カバー体１６と、を有する。光源１２及び反射体１３の数はそれぞれ７つである。

図１０（ａ）において、伝熱部材１５が本体部１０に設けられていない。図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）において、伝熱部材１５が本体部１０に設けられている。
図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）において、伝熱部材１５は、光源１２の各々に対応するように、反射体１３と放熱部材１４との間に設けられている。具体的には、図３及び図４に表すように、伝熱部材１５は、放熱部材１４の対向する２辺に沿って放熱部材１４上に配置され、光源１２からカバー体１６に向かう方向に立設している。また、伝熱部材１５は、端部１５ｔ１において反射体１３の一部に接触し、端部１５ｔ２において放熱部材１４の一部に接合部１７ｂを介して接触するように設けられている。

図１０（ｂ）において、カバー体１６と反射体１３（端部１３ｔ１）とが接触していない。図１０（ｃ）において、カバー体１６と反射体１３（端部１３ｔ１）とが接触している。
つまり、図１０（ａ）における照明装置の本体部は、参考例の照明装置の本体部であり、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）における照明装置の本体部は、本実施形態の照明装置１の本体部１０である。

図１０（ａ）の温度分布と、図１０（ｂ）の温度分布と、を比較すると、図１０（ａ）において、位置点Ａの温度が高い。つまり、図１０（ａ）における光源１２付近の温度が高い。図１０（ａ）の位置点Ａの温度は、８８．６度であって、図１０（ｂ）の位置点Ａの温度は、８７．５度であった。

図１０（ａ）の温度分布と、図１０（ｂ）の温度分布と、を比較すると、図１０（ｂ）において、位置点Ｂの温度が高い。つまり、図１０（ｂ）におけるカバー体１６付近の温度が高い。図１０（ａ）の位置点Ｂの温度は、４４．０度であって、図１０（ｂ）の位置点Ｂの温度は、５０．０度であった。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）の温度分布から、反射体１３に熱的に接合するように伝熱部材１５を設ける場合、伝熱部材１５を設けない場合と比較して、光源１２付近の温度を下げてカバー体１６付近の温度を上げることができる。伝熱部材１５を設けると、光源１２付近の温度は１度程度低減される。

伝熱部材１５を設けることで光源１２から反射体１３への伝熱経路が形成され、反射体１３側からの放熱性が向上することが分かった。具体的には、光源１２から反射体１３に伝熱する割合が４％程度増加することが分かった。これにより、照明装置１の放熱性が向上することが分かった。

また、図１０（ａ）の温度分布と、図１０（ｃ）の温度分布と、を比較すると、図１０（ａ）において、位置点Ａの温度が高い。つまり、図１０（ａ）における光源１２付近の温度が高い。図１０（ｂ）の温度分布と、図１０（ｃ）の温度分布と、を比較すると、図１０（ｂ）において、位置点Ａの温度が高い。つまり、図１０（ｂ）における光源１２付近の温度が高い。図１０（ｃ）の位置点Ａの温度は、８６．６度であった。

図１０（ａ）の温度分布と、図１０（ｃ）の温度分布と、を比較すると、図１０（ｃ）において、位置点Ｂの温度が高い。つまり、図１０（ｃ）におけるカバー体１６付近の温度が高い。図１０（ｂ）の温度分布と、図１０（ｃ）の温度分布と、を比較すると、図１０（ｃ）において、位置点Ｂの温度が高い。つまり、図１０（ｃ）におけるカバー体１６付近の温度が高い。図１０（ｃ）の位置点Ｂの温度は、６５．０度であった。

図１０（ａ）及び図１０（ｃ）の温度分布から、光源１２及び反射体１３に熱的に接合するように伝熱部材１５を設ける場合、伝熱部材１５を設けない場合と比較して、光源１２付近の温度を下げてカバー体１６付近の温度を上げることができる。図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）の温度分布から、カバー体１６と反射体１３とを接触させると、カバー体１６と反射体１３とを接触させない場合と比較して、光源１２付近の温度を下げてカバー体１６付近の温度を上げることができる。カバー体１６と反射体１３とを接触させた上で伝熱部材１５を設けると、光源１２付近の温度は２度程度低減される。

伝熱部材１５を設けることで光源１２から反射体１３への伝熱経路が形成され、反射体１３側からの放熱性が向上することが分かった。具体的には、光源１２から反射体１３に伝熱する割合が４％程度増加することが分かった。また、カバー体１６と反射体１３とを接触させると、光源１２から伝熱部材１５を介して反射体１３に伝わった熱がカバー体１６から放出され易くなることが分かった。これにより、照明装置１の放熱性が向上することが分かった。

以下、本実施形態の照明装置１における放熱について説明する。
光源１２において発生した熱の大部分は、熱伝導により放熱部材１４を介して複数の放熱フィン１１ｃに伝えられ、複数の放熱フィン１１ｃから外部に放出される。光源１２において発生した熱の一部は、輻射と対流とにより底面部１１ａ及び側壁部１１ｂに伝えられ、底面部１１ａ及び側壁部１１ｂから外部に放出される。

また、光源１２おいて発生した熱の一部は、熱伝導により放熱部材１４を介して伝熱部材１５に伝えられる。その後、伝熱部材１５に伝わった熱は、熱伝導により反射体１３に伝わって反射体１３から外部に放出される。カバー体１６と反射体１３とが接触している場合、伝熱部材１５に伝わった熱は、反射体１３から外部に放出されると共に、熱伝導により反射体１３からカバー体１６に伝わってカバー体１６から外部に放出される。

ここで、通常、単位面積辺りの光源の数を増やしたり、各光源に流れる電流を増加させたりすることによって、照明装置の光出力を増加させている。これにより、光源の発熱密度が増加したり、光源近傍での熱の拡がりに伴う熱抵抗が増加することになる。熱抵抗の増加は、照明装置内（例えば、本体部内）の温度を上昇させる。照明装置内が高温化することで発光素子等の寿命短縮や光束低下に繋がる。

本実施形態の照明装置１において、伝熱部材１５が反射体１３に熱的に接合するように設けられている。このように照明装置１に伝熱部材１５を設けると、反射体１３側からの放熱性の向上を図ることができる。これにより、照明装置１の放熱性の向上を図ることができる。

また、このように照明装置１に伝熱部材１５を設けると、照明装置１の大きさを変えることなく熱抵抗を減少させることができる。これにより、高温化による発光素子等の寿命短縮や光束低下を抑制して、高性能の照明装置を提供することができる。

本実施形態によれば、放熱性の向上を図ることができる高性能の照明装置を提供する。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…照明装置、１０…本体部、１１…筐体、１１ａ…底面部、１１ａ１…第１面、１１ａ２…第２面、１１ｂ…側壁部、１１ｃ…放熱フィン、１２…光源、１２ａ…基板、１２ｂ…発光素子、１２ｃ…波長変換部、１３…反射体、１３ｏ１、１３ｏ２…開口、１３ｐ…突出部、１３ｔ１、１３ｔ２…端部、１４…放熱部材、１５、１１５、２１５、３１５、４１５…伝熱部材、１５ｔ１、１５ｔ２、１１５ｔ１、１１５ｔ２、２１５ｔ１、２１５ｔ２、３１５ｔ１、３１５ｔ２、４１５ｔ１、４１５ｔ２…端部、１７ａ、１７ｂ、１９…接合部、１８ａ、１８ｂ…ネジ、２０…電源部、３０…取付部、Ａ、Ｂ…位置点、ａ１〜ａ３…矢印

Claims

発光素子を有する光源と、
前記光源を囲むように設けられた反射体と、
前記反射体の外側に設けられ、前記反射体に熱的に接合された伝熱部材と、
を備えた照明装置。
前記反射体は、両端が開口した筒状を有し、
前記光源は、一方の前記開口内に設けられ、
前記伝熱部材は、前記反射体の側面に接触する請求項１記載の照明装置。
前記伝熱部材と前記反射体の一方の端部との間の距離は、前記伝熱部材と前記反射体の他方の端部との間の距離より短い請求項２記載の照明装置。
他方の前記開口を覆い、前記反射体の他方の端部に接触するカバー体を更に備えた請求項３記載の照明装置。
前記光源及び前記伝熱部材が設けられ、前記伝熱部材に熱的に接合された略矩形状の放熱部材を更に備え、
前記伝熱部材は、前記放熱部材の少なくとも一辺に沿って設けられた請求項１〜４のいずれか１つに記載の照明装置。