JP5026605B1

JP5026605B1 - 照明装置及び照明装置用送風装置

Info

Publication number: JP5026605B1
Application number: JP2011050682A
Authority: JP
Inventors: 健一中野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2031-03-08
Also published as: JP2012190557A

Abstract

【課題】冷却ファンを小さくすることなく、また、熱が冷却ファンのモータの軸に直接伝わることのない、冷却効率がよく長寿命の照明装置を提供すること。
【解決手段】電球形ＬＥＤランプ１００は、一端のベース１１０ａが口金１０１に取り付けられ、他端が円筒形に開口した開口部１１０ｂを有するケース１１０と、開口部１１０ｂに外周部１２０ａが同径で取り付けられ、ＬＥＤ実装基板１５０を冷却するヒートシンク１２０と、ケース１１０内に支持され、ヒートシンク１２０に向かって送風する送風装置１３０及びその電源基板１４０と、ヒートシンク１２０の外周端１２０ｂに取り付けられる球面状のレンズ１６０と、を備える。送風装置１３０は、羽根１３３が取り付けられた方をヒートシンク１２０側に配置する。
【選択図】図２

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装置に関する。

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。

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、ＬＥＤが配置される照明側が太く、ソケット側が細くなる形状をしているため、ソケット側に配置されるファンの羽根の大きさは、上記電球形ランプの形状により規制される。このため、ファンの羽根は小さくならざるを得ず、ファンの送風効率が低下してしまう課題がある。

また、特許文献２記載の電球形ランプは、上記基板と上記ファンを回転させるモータとが近接している。このため、上記基板のＬＥＤの熱が上記モータの軸に直接伝わることになり、軸に取り付けられたファンの寿命が短くなってしまう課題がある。

本発明の目的は、冷却ファンを小さくすることなく、また、熱が冷却ファンのモータの軸に直接伝わることのない、冷却効率がよく長寿命の照明装置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、羽根とモータとを有する送風装置と、前記ヒートシンク側に開口部を備えるケースと、前記送風装置を支持するフレームと、を備え、前記送風装置は、前記フレームと前記ヒートシンクとの間に配置され、前記フレーム側から前記ヒートシンク側へ送風し、前記羽根を、前記モータよりも前記ヒートシンク側に配置した、構成を採る。

本発明によれば、電球の大口径部分にファンを配置させることができるため、ＬＥＤが配置される照明側が太く、ソケット側が細くなる電球形ＬＥＤランプに適用する場合、冷却ファンを小さくする必要がない。よって、冷却効率がよく長寿命の照明装置を実現することができる。また、モータがファンと接触しないため、ＬＥＤによる熱がファンの軸に直接伝わることがないため、送風装置の寿命を延ばすことができる。

本発明の一実施の形態に係る照明装置の外観図上記実施の形態に係る照明装置の分解斜視図上記実施の形態に係る照明装置の送風装置の断面図上記実施の形態に係る照明装置の送風装置の正面図上記実施の形態に係る照明装置の送風装置の斜視図上記実施の形態に係る照明装置の風の流れを説明する図

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。

（実施の形態）
図１は、本発明の一実施の形態に係る照明装置の外観図である。図２は、上記照明装置の分解斜視図である。以下、本発明に係る照明装置を、電球形ＬＥＤランプで具現化した例で説明する。

図１に示すように、電球形ＬＥＤランプ１００は、ケース１１０に、ＬＥＤを載せたヒートシンク１２０を取り付け、ＬＥＤを覆うようにレンズ１６０をヒートシンク１２０に取り付けてなる。

より具体的には、図１及び図２に示すように、電球形ＬＥＤランプ１００は、一端のベース１１０ａが口金１０１に取り付けられ、他端が円筒形に開口した開口部１１０ｂを有するケース１１０と、開口部１１０ｂに外周部フィン１２０ａが同径で取り付けられ、ＬＥＤ実装基板１５０を介してＬＥＤ１５１を冷却するヒートシンク１２０と、ケース１１０内に支持され、ヒートシンク１２０に向かって送風する送風装置１３０及びその電源基板１４０と、ヒートシンク１２０の外周端１２０ｂに取り付けられる球面状のレンズ１６０と、を備える。

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。ベース１１０ａには、外方から口金１０１が埋設される。ケース１１０の他端の開口部１１０ｂには、略同径の外周部フィン１２０ａを有するヒートシンク１２０がねじ１７１により、ケース１１０内に設置された送風装置１３０のフランジ部貫通孔１３７ｄと共に、ケース１１０内壁のねじ止め１１０ｄにねじ１７１により共締めされる。また、ケース１１０の外周面には、複数の吸気口１１０ｃがケース１１０の軸方向に沿う長孔状で、かつ、周方向に互いに離間されて形成されている。

口金１０１は、例えばＥ１７型のものであり、電源基板１４０及びＬＥＤ実装基板１５０側と図示しない配線により電気的に接続されており、電球形ＬＥＤランプ１００のランプソケットにねじ込まれるねじ山を備える。

送風装置１３０は、ケース１１０内でかつ、ケース１１０の一端側に、ケース１１０の内壁と離隔して、ヒートシンク１２０と共にねじ止めされている。

送風装置１３０は、ヒートシンク１２０を経由する空気の流れを起こすことで、ヒートシンク１２０を冷却する。

送風装置１３０は、ベース１１０ａ側に電源基板１４０が載置され、電源基板１４０は、ベース１１０ａ内壁にねじ１７２により取り付けられる。

また、送風装置１３０は、モータ１３１がフレーム１３７に収納される。モータ１３１を収納したフレーム１３７は、フランジ部貫通孔１３７ｄによって底部からヒートシンク１２０と共に、ケース１１０内壁のねじ止め１１０ｄにねじ１７１により共締めされる。

このように、送風装置１３０は、モータをＬＥＤ実装基板及び電源基板に取り付ける従来の構成とは異なり、送風装置１３０は、基本的には、羽根１３３の非取付部分がケース１１０内のベース１１０ａ側に面するようにして、ケース１１０内に取り付けられる。本実施の形態では、モータ１３１を収納したフレーム１３７を、ヒートシンク１２０と共に、ケース１１０内壁のねじ止め１１０ｄにねじ１７１により共締めされる。すなわち、送風装置１３０は、ＬＥＤ実装基板及び電源基板に固定するのではなく、ケース１１０内のベース１１０ａに取り付ける。これに伴い、電源基板１４０は、ＬＥＤ実装基板１５０から分離されて、ケース１１０内のベース１１０ａに直接取り付けられる。

ＬＥＤ実装基板１５０と電源基板１４０とが、離れて配置されているため互いの発熱が分散され、冷却効果が向上する利点がある。

ヒートシンク１２０には、ＬＥＤ１５１を実装したＬＥＤ実装基板１５０が取り付けられ、ＬＥＤ実装基板１５０に実装されたＬＥＤ１５１の発熱を冷却する。ヒートシンク１２０は、外周部フィン１２０ａを備えており、冷却効果を向上させている。

ヒートシンク１２０は、例えば熱伝導性が良好なアルミニウムなどの金属材料からなり、中央部に収容した送風装置１３０からの風を、外周部に形成された排気口である外周部フィン１２０ａから外に逃がす。

ヒートシンク１２０の外周端１２０ｂには、球面状のレンズ１６０が取り付けられる。

ヒートシンク１２０は、ケース１１０とレンズ１６０との間に挟まれるように配置される。

なお、ケース１１０の吸気口１１０ｃとヒートシンク１２０の排気口である外周部フィン１２０ａとは、逆方向の風向きであってもよい。

送風装置１３０は、羽根１３３を軸端部に取り付けたモータ１３１（図３）を有し、羽根１３３をヒートシンク１２０側に配置している。なお、送風装置１３０の詳細については、後述する。

電源基板１４０は、送風装置１３０に対して直流電源を供給するための電源回路である。

ＬＥＤ実装基板１５０は、ＬＥＤ１５１を実装する。ＬＥＤ実装基板１５０は、例えば放熱性が良好なアルミニウムなどの金属材料、あるいは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実装基板１５０は、ヒートシンク１２０に接触して放熱されている。

ＬＥＤ実装基板１５０は、ＬＥＤ１５１の発熱を冷却するヒートシンク１２０に接して設けられる。

レンズ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に形成されており、ＬＥＤ実装基板１５０を覆ってＬＥＤ１５１からの光を拡散する。

このように、ケース１１０とレンズ１６０との内部には、ケース１１０のベース１１０ａ側から順に、電源基板１４０、送風装置１３０、ヒートシンク１２０、及びＬＥＤ実装基板１５０が配置されている。

レンズ１６０は、ヒートシンク１２０に接着され、レンズ１６０とヒートシンク１２０との間にＬＥＤ実装基板１５０とＬＥＤ１５１が配置される。

電源基板１４０は、送風装置１３０に電源を供給する電源部を実装する。

電源基板１４０は、ねじ１７２（図２）によってケース１１０に固定され、ヒートシンク１２０及び送風装置１３０は、ねじ１７１（図２）によってケース１１０に固定される。

送風装置１３０及びヒートシンク１２０は、円形形状であり、ヒートシンク１２０の方が、径が大きい。また、送風装置１３０とヒートシンク１２０とを一体としてもよい。

図３は、本実施の形態に係る照明装置の送風装置の断面図、図４は、上記送風装置の正面図、図５は、上記送風装置の斜視図である。

図３乃至図５に示すように、送風装置１３０は、モータ１３１と、シャフト１３２と、シャフト１３２により回転駆動される羽根１３３と、ステータ１３４と、環状のマグネット１３５と、送風装置制御基板１３６と、羽根１３３の外周を覆うフレーム１３７と、がユニット化されて構成されている。羽根１３３は、モータ１３１のシャフト１３２の端部に取り付けられている。

すなわち、送風装置１３０は、羽根１３３が取り付けられたシャフト１３２の端部は、ヒートシンク１２０側に配置され、羽根１３３が取り付けられていないシャフト１３２部分は、ケース１１０の一端側に配置されている。また、送風装置１３０は、羽根１３３の外周を覆うフレーム１３７を備え、フレーム１３７は、ヒートシンク１２０と接触し、羽根１３３及びシャフト１３２とは接触しない。

上記シャフト１３２、ステータ１３４、環状のマグネット１３５、及び送風装置制御基板１３６は、全体としてモータ１３１を構成している。

フレーム１３７は、ねじ１７１（図２）用のフランジ部貫通孔１３７ｄを備え、ねじ１７１は、フランジ部貫通孔１３７ｄを通り、送風装置１３０をケース１１０に固定する。

ここで、フレーム１３７は、ヒートシンク１２０と接触する一方、羽根１３３、シャフト１３２、ステータ１３４など他の部品は接触しない。このため、直接的にヒートシンク１２０の熱が、羽根１３３、シャフト１３２、ステータ１３４など他の部品には移動しない。また、フレーム１３７とヒートシンク１２０との間を空けることによって、直接接触しないように構成してもよい。

フレーム１３７は、羽根１３３、シャフト１３２、ステータ１３４などを支える平坦部１３７ａと、羽根１３３の周囲を包囲するように形成された周囲部１３７ｂとを備える。平坦部１３７ａと周囲部１３７ｂは、複数の脚部１３７ｃによって接続されている。

シャフト１３２は、平坦部１３７ａに回転可能に支えられ、羽根１３３を回転させる。羽根１３３の回転は、環状のマグネット１３５とステータ１３４によって駆動される。

ステータ１３４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１３４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１３５と吸引、反発してステータ１３４が駆動される。

なお、駆動部の構造は、上記の構造に限定されず、送風装置１３０を駆動できる構造であれば、どのような構造でもよい。

以下、本発明の特徴である送風装置１３０の配置方向について説明する。

シャフト１３２は、羽根１３３の取付部分（図３Ａ参照）と、羽根１３３の非取付部分（図３Ｂ参照）とがあり、羽根１３３の取付部分の外径は、非取付部分の外径よりも格段に大きい。さらに、この羽根１３３の取付部分の外周には、風の向きを整えるフレーム１３７が存在するため、羽根１３３の取付部分の差渡しの外径寸法は、図３に示すように、非常に大きい。また、羽根１３３の取付部分は、風の強さも大きい。

本実施の形態では、外径寸法が大きく、かつ送風力の大きい羽根１３３の取付部分が、ヒートシンク１２０を介してＬＥＤ実装基板１５０に向かうように、送風装置１３０をケース１１０内に設置している。送風装置１３０を、このように配置にすると、羽根１３３の非取付部分（図３Ｂ参照）は、ケース１１０内のベース１１０ａに面して設置されることになる。いま、あらためてケース１１０の形状を見ると、ケース１１０は、ベース１１０ａに向かって縮径されており、開口部１１０ｂが徐々に拡径された半球形状となっている。このため、羽根１３３の非取付部分（図３Ｂ参照）は、ケース１１０内のベース１１０ａ側に良好に収まる一方、羽根１３３の取付部分は、フレーム１３７と共に、ケース１１０の開口部１１０ｂ内に余裕をもって収納される。換言すれば、ケース１１０の開口部１１０ｂの大きさに合わせた、径の大きい羽根を用いることができ、静音で冷却効率のよい送風装置を実現することができる。

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６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６中、実線及び破線矢印が風の流れを示す。

図６に示すように、送風装置１３０のステータ１３４をベース１１０ａ側に、羽根１３３をヒートシンク１２０側に配置している。また、フレーム１３７は、ヒートシンク１２０と接触し、羽根１３３及びシャフト１３２とは接触しない。

このような構成を採ることによって、ヒートシンク１２０からシャフト１３２に向かって直接熱が移動しないので、ファン、送風装置を長寿命化させることができる。また、羽根１３３を大きく形成することができる。すなわち、ケース１１０の外径は、ベース１１０ａ側が細く、レンズ１６０側が拡径している。これは、ベース１１０ａの口金１０１の太さが規定されているためである。一方で、レンズ１６０は、ＬＥＤ１５１の光を広範囲に与えるために太くなっている。

本実施の形態では、送風装置１３０は、羽根１３３が取り付けられたシャフト１３２の端部を、ヒートシンク１２０側に配置し、羽根１３３が取り付けられていないシャフト１３２部分を、ケース１１０の一端側に配置する。すなわち、モータ１３１のステータ１３４を、ベース１１０ａ側になるように配置し、羽根１３３をヒートシンク１２０側に配置することで、羽根１３３を大きく形成することができる。

また、送風装置１３０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、羽根１３３の周囲にフレーム１３７の周囲部１３７ｂが必要となる。周囲部１３７ｂがなければ、送風効率が低下してしまう。図３の領域Ａは、周囲部１３７ｂが設けられた領域で、送風装置１３０の径方向において、送風装置１３０が太くなってしまう領域である。しかし、羽根１３３が存在しない領域Ｂは、平坦部１３７ａ、送風装置制御基盤１３６、ステータ１３４の一部などがあるだけである。周囲部１３７ｂを形成する必要がないので、送風装置１３０の径方向において、送風装置１３０を細く構成できる領域となる。

このように、領域Ａをヒートシンク１２０側、領域Ｂをベース１１０ａ側に配置することによって、同じケース１１０の大きさであっても羽根１３３を大きく形成することができる。その結果、送風装置１３０の送風効率が向上し、羽根１３３が大きいことで回転速度を抑えることができるので静音化することができる。

以上詳細に説明したように、本実施の形態の電球形ＬＥＤランプ１００は、一端のベース１１０ａが口金１０１に取り付けられ、他端が円筒形に開口した開口部１１０ｂを有するケース１１０と、開口部１１０ｂに外周部１２０ａが同径で取り付けられ、ＬＥＤ実装基板１５０を冷却するヒートシンク１２０と、ケース１１０内に支持され、ヒートシンク１２０に向かって送風する送風装置１３０及びその電源基板１４０と、ヒートシンク１２０の外周端１２０ｂに取り付けられる球面状のレンズ１６０と、を備える。

送風装置１３０は、モータ１３１と、該モータ１３１のシャフト１３２の軸方向の一端に取り付けられて回転する羽根１３３とを有し、羽根１３３が取り付けられたシャフト１３２の端部は、ヒートシンク１２０側に配置し、羽根１３３が取り付けられていないシャフト１３２部分は、ケース１１０の一端側に配置する。また、送風装置１３０は、羽根１３３の外周を覆うフレーム１３７を備え、フレーム１３７は、ヒートシンク１２０と接触し、羽根１３３及びシャフト１３２とは接触しない。

この構成によれば、ＬＥＤが配置される照明側が太く、ソケット側が細くなる電球形ランプに適用する場合、電球の大口径部分にファンを配置させることができるため、ファンの羽根を小さくせずに、冷却効率がよく長寿命の照明装置を実現することができる。また、ＬＥＤ１５１による熱が冷却ファンのモータの軸に直接伝わることがなく、ファン、送風装置を長寿命化できる。

また、ＬＥＤ実装基板１５０と電源基板１４０とが、離れて配置されているため互いの発熱が分散され、冷却効果が向上する利点がある。

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電球形ＬＥＤランプ
１０１口金
１２０ヒートシンク
１３０送風装置
１３１モータ
１３２シャフト
１３３羽根
１３７フレーム
１４０電源基板
１５０ＬＥＤ実装基板
１６０レンズ

Claims

ＬＥＤと、
前記ＬＥＤの熱を放熱するヒートシンクと、
羽根とモータとを有する送風装置と、
前記ヒートシンク側に開口部を備えるケースと、
前記送風装置を支持するフレームと、を備え、
前記送風装置は、前記フレームと前記ヒートシンクとの間に配置され、前記フレーム側から前記ヒートシンク側へ送風し、
前記羽根は、前記モータよりも前記ヒートシンク側に配置された、
照明装置。
前記フレームは、前記羽根の周囲を包囲する周囲部を備える、請求項１記載の照明装置。
ＬＥＤの熱を放熱するヒートシンクと、
羽根とモータとを有する送風装置と、
前記送風装置を支持するフレームと、を備え、
前記送風装置は、前記フレームと前記ヒートシンクとの間に配置され、前記フレーム側から前記ヒートシンク側へ送風し、
前記羽根は、前記モータよりも前記ヒートシンク側に配置された、
照明装置用送風装置。